Šta je to superprovodljivost?

Superprovodljivost je osobina nekoliko metalnih i keramičkih materijala (posebno keramika na bazi bakar oksida) da prilikom hlađenja do temperatura između apsolutne nule (-273 C) i oko –100 C (koliko danas iznosi rekordno visoka temperatura na kojoj je neko jedinjenje superprovodno), dolazi do nestanka njihovog električnog otpora.

Prilikom kretanja elektrona kroz običan metal, oni se sudaraju sa vibrirajućim česticama materijala i gube energiju u vidu oslobođene toplote. Međutim, u jednom superprovodniku, elektroni putuju u parovima i brzo se kreću između atoma, bez ikakvog gubitka energije. Naime, kada se elektroni nalaze u sredini kružnog oblika i to u obliku elektronskih parova, njihov kvantni talas (sve čestice su istovremeno i talasi) koji proleće prstenom, u stanju je konstantne energije koju dejstvo običnog otpora ne može da poremeti. Takvi superprovodni elektroni ponašaju se tada podjednako stabilno kao i elektroni koji kruže oko jezgra, pa se stoga može reći da su superprovodnici nešto poput džinovskih, makroskopskih atoma.

Niske temperature omogućavaju formiranje ovakvih parova elektrona, a kritična temperatura superprovodnosti predstavlja temperaturu ispod koje električni otpor supstance postaje jednak nuli. Naravno, svaki materijal poseduje uvek izvesnu dozu nečistoća, pa stoga u stvarnosti superprovodna otpornost nikada nije jednaka nuli, ali u svakom slučaju, provodljivost jedne superprovodne žice je nekoliko redova veličine veća od provodljivosti najkvalitetnije trenutno dostupne konvencionalne provodne žice.

Kritična temperatura superprovodljivosti, tj. temperatura na kojoj otpor postaje jednak nuli je različita za različite supstance, pa npr. za živu iznosi 4,15 K, za kalaj 3,72 K, za aluminijum 1,19 K, za magnezijum diborid (MgB2) 39 K, a za neke keramičke materijale je veća od 50 K, te u slučaju nekih keramika dostiže i temperature i od preko 220 K.

Razne osobine superprovodnih materijala nalaziće bogatu primenu u industriji budućnosti. Tako je npr. Mejsnerov (Meissner) efekat osobina superprovodnih materijala da su neprobojni za sile magnetnog polja a ovaj efekat već nalazi primenu u pravljenju super brzih, magnetno lebdećih vozova. Takođe, kada se dva superprovodnika spoje tankim slojem izolatora, dolazi do nesmetanog protoka (tuneliranja) parova elektrona sa jednog na drugi superprovodnik (Džozefsonov efekat), a ovaj efekat nalazi primenu u pravljenju super brzih elektronskih prekidača, koje koriste minijaturni kompjuteri visokih brzina procesiranja podataka.

Najdinamičnija istraživanja u oblasti superprovodnih materijala odnose se na razvoj materijala koji bi bili superprovodni na sobnoj temperaturi, a i koji bi pri tome mogli lako da se sintetišu. Smatra se da bi ovakvo otkriće unelo revoluciju na polju elektronike i prenosa električne energije.

Add a Comment

Vaša email adresa neće biti objavljivana. Neophodna polja su označena sa *