תכונות מגנטיות של חומרים אקזוטיים: מוליכים על ומעבר להם

הקדמה

חומרים אקזוטיים מחזיקים באיכויות פיזיות לא חוזרות שחשיבות רבה מאוד בהתקדמות המדע והטכנולוגיה המודרניים. הסיבה לכך היא שלמוליכים על אין התנגדות ולכן הם דוחים שדות מגנטיים ומוצאים מגוון רחב של יישומים בתחומים שונים. עבודת המחקר הזו תבחן את המגנטיות המוצגות על ידי מוליכים על כמו גם סוגים אחרים של חומרים אקזוטיים אשר חיוניים למדע וטכנולוגיה עתידי, השימושים האפשריים שלהם.

ידע בסיסי על מוליכים על

מוליך עולה הוא חומר שהתנגדותו נופלת לאפס בטמפרטורה קריטית מסוימת, הוא גם מגרש את השדות המגנטיים הסובבים אותו. הם קיימים כבר יותר ממאה שנה. המאפיינים העיקריים כוללים חוסר מוחלט של התנגדות חשמלית ואפקט מיסנר אשר דוחף לחלוטין שדה מגנטי חיצוני. ישנם שתי קבוצות המבוססות על LTS בעוד HTS עדיין יכול להיות מוליך על בטמפרטורות גבוהות יחסית.

תכונות המגנטיות של מוליכים על

אפקט מייסנר מבדיל בין מצבים נורמליים למה שאנו קוראים ל-סופר-הוליכות. ברגע שמשהו הופך למוליך על, הוא מגרש שדה מגנטי פנימי בתוכו. חסימת קוונטים מאפשרת שמירה על מיקום יציב למרות נוכחותם בשדה מגנטי. כתוצאה מכך תכונות אלה יוצרות הזדמנויות גדולות במיוחד בתחומים כמו לוויטציה מגנטית או חשיפת שדה גיאומגנטי של כדור הארץ בין היתר תכונות ייחודיות כאלה הופכות אותם למגנטים שימושיים עם שדה חזק, מטרות מדידה מדויקות גבוהות אפשריות או בעלות ערך כאשר מדובר

יישומים פוטנציאליים עבור מוליכים על

יישום רפואי: צילום עם רזוננציה מגנטית גרעינית משתמש במגנטים חזקים עשויים מחומרים מסוג זה, ובכך מאפשרים צילום רפואי מדויק בתמיכה עצומה של MRI (תצלום שדה מגנטי). בעתיד, צילום רפואי יהיה מדויק ויעיל יותר על ידי קידום טכנולוגיית ה"סופר-מוליך".

ענף האנרגיה: כבלים מוליכים על יכולים להעביר אנרגיה חשמלית בצורה יעילה מאוד ובכך להפחית את האובדן במהלך העברת אנרגיה. מחקר על מקורות אנרגיה נקיים הושפע מהשימוש במוליכים על במכורים של מיתוג מיתוג. בנוסף, טורבינות רוח עשויות להיות יעילות יותר בעזרת מוליכים על.

תחבורה: עיקרון מגלוב תלוי בתכונות מגנטיות הנמצאות בתוך התובנות העל, ולכן ביטול חיכוך לפיתוח מערכות תחבורה מהירות יותר יגדיל את יעילות המהירות של מערכת תחבורה.

תקשורת אלקטרונית: מהירות חישוב גבוהה מאוד עקב השימוש ביישומים אלה משפרת את איכות האות הנשלחת כאשר מערכות תקשורת מורכבות ממכשירים כאלה.

חומרים אקזוטיים אחרים מגנטיות

1.מגבילים טופולוגיים בדרך כלל לא מוליך בפנים אבל מוליך על פני השטח המראה שימוש ספיינטרוניק קוונטי מיוחד בין היתר.

2.מובילים על בסיס ברזל לאחר גילוים, יש התקדמות משמעותית לקראת יישומים מעשיים של התנהגות על-טמפרטורה גבוהה.

3.ננו-חומרים מגנטיים - אספקת תרופות זיהוי מזהמים צפיפות אחסון חלקיקים ננו בשימוש נרחב חוטים ננו צפיפות אחסון גבוהה.

כיוונים עתידיים חוקר חומרים אקזוטיים

יש לבצע שיתוף פעולה בין-תחומי כדי שצורות חדשות של מוליכים או כל סוג אחר יוכלו להיות פותחים בעתיד. חדשנות טכנולוגית מאיצה במקום אחר חדשנות טכנולוגית מובילה יישומים חדשים במקום אחר מדעי חומרים פיזיקה משולבת הנדסה בהתאמה

השפעות הכלכלה והסביבה

צריכת אנרגיה ושבב יכול להיות מושפע חיובי על ידי השימוש בחומרים זרים. יישום רחב של חומרים אלה יוביל ליתרונות כלכליים גדולים, כמו גם לתמיכה בפיתוח בר קיימא ולהגדיל את היעילות בשימוש במשאבים, כפי שמראה ניתוח עלות-תועלת כלכלי.

לסיכום

לטכנולוגיה העכשווית יש מקום משמעותי לחומרים אקזוטיים כמו מוליכים על. זה אומר שהם בלתי ניתנים להחלפה בהתפתחות המדע והטכנולוגיה בעתיד, מכיוון שלאיכויות מגנטיות מיוחדות כאלה יש פוטנציאל רחב ליישומים. מחקר על חומרים אקזוטיים חדשניים ממשיך ב-AIM Magnet כדי שהטכנולוגיות המתקדמות תהפכו אפשריות.