Proprietà magnetiche di materiali esotici: superconduttori e oltre

Introduzione

Le materie esotiche possiedono qualità fisiche non ricorrenti che sono molto significative nel progresso della scienza e della tecnologia moderna. La ragione è che i superconduttori non hanno resistenza, quindi respingono i campi magnetici e trovano una vasta gamma di applicazioni in vari campi. Questo lavoro di ricerca esaminerà il magnetismo dei superconduttori e di altri materiali esotici, che sono fondamentali per la scienza e la tecnologia future, e i loro possibili usi.

Conoscenza di base dei superconduttori

Un superconduttore è un materiale la cui resistenza scende a zero a una certa temperatura critica, espelle anche i campi magnetici circostanti. Esistono da oltre cento anni. Le caratteristiche principali includono la completa mancanza di resistenza elettrica e l'effetto Meissner che spinge completamente fuori un campo magnetico esterno. Ci sono due gruppi basati su LTS mentre HTS può ancora essere superconduttore a temperature relativamente più elevate.

Le proprietà magnetiche dei superconduttori

L'effetto Meissner distingue gli stati normali da quello che chiamiamo superconduttività. Non appena una sostanza diventa superconduttrice, espelle un campo magnetico interno dentro di sé. Il blocco quantistico consente il mantenimento di una posizione stabile nonostante la loro presenza in un campo magnetico. Di conseguenza, queste proprietà creano grandi opportunità soprattutto in settori come la levitazione magnetica o la rilevazione del campo geomagnetico terrestre tra gli altri. Queste caratteristiche uniche li rendono utili magneti a campo forte.

Potenziali applicazioni per i superconduttori

Applicazione medica: L'imaging a risonanza magnetica nucleare utilizza magneti forti realizzati con questi tipi di materiali, consentendo così un'imaging medica di precisione con l'immenso supporto della risonanza magnetica (MRI). In futuro, l'imaging medico sarebbe più preciso ed efficiente avanzando la tecnologia superconduttiva.

Settore energetico: I cavi superconduttori possono trasmettere energia elettrica in modo molto efficiente riducendo così le perdite durante la trasmissione di energia. La ricerca sulle fonti di energia pulite è stata stimolata dall'uso di superconduttori nei reattori di fusione.

Trasporti: Il principio del maglev dipende dalle proprietà magnetiche trovate all'interno della superconduttività, quindi eliminare l'attrito per lo sviluppo di sistemi di trasporto più veloci aumenterebbe l'efficienza della velocità di un sistema di trasporto.

Comunicazione elettronica: La velocità di calcolo ultra elevata dovuta all'uso applicativo di questi dispositivi migliora la qualità del segnale inviato quando i sistemi di comunicazione sono costituiti da tali dispositivi.

Magnetismo di altri materiali esotici

1.Isolatori topologici Generalmente non conduttori all'interno ma conduttori in superficie, mostrando tra gli altri una speciale utilità di spintronics per il calcolo quantistico.

2.Sopraconduttori a base di ferro Dopo averli scoperti, si sono registrati progressi significativi verso applicazioni pratiche della superconduttività ad alta temperatura.

3.Nanomateriali magnetici - Densità di stoccaggio di sostanze inquinanti per la distribuzione di farmaci nanoparticelle ampiamente utilizzate nanofili alta densità di stoccaggio.

Le direzioni future ricercano materiali esotici

È opportuno realizzare collaborazioni interdisciplinari affinché in futuro possano essere sviluppati nuovi tipi di superconduttori o di qualsiasi altro tipo. L'innovazione tecnologica accelera altrove innovazioni tecnologiche che portano a nuove applicazioni altrove scienze dei materiali ingegneria combinata fisica

Effetti dell'economia e dell'ambiente

L'uso di materiali stranieri può avere un effetto positivo sul consumo di energia e sui rifiuti. L'ampia applicazione di tali sostanze porterà a grandi benefici economici, oltre a sostenere lo sviluppo sostenibile e aumentare l'efficienza nell'uso delle risorse, come dimostra l'analisi economica costi-benefici.

In sintesi

La tecnologia contemporanea ha un posto significativo per materiali esotici come i superconduttori. Ciò significa che sono insostituibili nel futuro sviluppo scientifico e tecnologico, poiché tali caratteristiche magnetiche speciali hanno ampie potenzialità di applicazione. La ricerca sui materiali esotici innovativi continua all'AIM Magnet, in modo che le tecnologie avanzate diventino possibili.