ابررسانا؛ ماده‌ اسرارآمیزی که می‌تواند تکنولوژی آینده را متحول کند

ابررسانا؛ ماده‌ اسرارآمیزی که می‌تواند تکنولوژی آینده را متحول کند

در دنیای بی‌حدومرز تکنولوژی، «کارآمدی» حرف اول و آخر را می‌زند. تمام وسایل الکترونیکی که به ‌آن‌ها متکی هستیم (از گوشی موبایل گرفته تا تبلت و تلویزیون و حتی خطوط برقی که روشنایی را به خانه‌های ما می‌رساند)، دچار ضعف بزرگی به نام «هدررفت انرژی» هستند.ناکارآمدی ترانزیستورها و مدارهای رسانای تعبیه‌شده در وسایل و تجهیزات الکترونیکی نه‌تنها باعث هدررفت انرژی می‌شود؛ بلکه این تخلیه‌ی انرژی همیشه با ایجاد گرمای مازاد همراه است که برای خنک‌کردنش باز‌هم به استفاده از انرژی بیشتر نیاز است. علاوه‌براین، گرم‌شدن تجهیزات الکترونیکی سبب افت عملکرد یا خرابی قطعات موجود در آن‌ها می‌شود. درست همین‌جا ابررساناها وارد می‌شوند. این مواد که در دمای بسیار پایین کار می‌کنند، توانایی انتقال الکتریسیته بدون هدررفت انرژی را دارند. بااین‌حال، با وجود پیشرفت‌های تحقیقاتی درزمینه‌ی ابررساناها، هنوز تا ساخت ابررساناهای سازگار با دما و فشار محیط راه درازی در پیش داریم. با تحقق رؤیای ساخت این نوع ابررساناها، کامپیوترهایمان دیگر داغ نمی‌کند و هنگام انتقال انرژی به‌واسطه خطوط برق، حتی یک وات برق هدر نمی‌رود و انرژی ذخیره‌شده درون باتری‌های مغناطیسی هرگز تخلیه نمی‌شود. قبل‌ از اینکه به این رؤیاپردازی ادامه دهیم، بیایید با ابررساناها و نحوه‌ی کار و انواع آن‌ها بیشتر آشنا شویم.کپی لینکابررسانا چیست؟ابررسانا ماده‌ای است که در آن مقاومت الکتریکی صفر می‌شود و میدان مغناطیسی را از درون خود طرد می‌کند. بدین‌ترتیب، ماده‌ی ابررسانا به‌‌دلیل طرد میدان مغناطیسی از ماده‌ی رسانای کامل با میدان مغناطیسی ثابت متمایز می‌شود. به‌همین‌‌دلیل، ماده‌ی ابررسانا می‌تواند الکتریسیته را بدون هدررفت انرژی و ایجاد گرمای مازاد منتقل کند؛ اما چنین چیزی چگونه امکان‌پذیر است؟ برای درک درست مفهوم ابررسانایی، در این بخش اصول بنیادی مانند «مقاومت الکتریکی صفر» و «اثر مایسنر» و انواع ابررساناها را تشریح کرده‌ایم.کپی لینکمقاومت الکتریکی صفردر سال ۱۹۱۱، هایکه کامرلینگ اونس، فیزیک‌دان آلمانی، اولین ابررسانا را در قالب باتری «بدون هدررفت انرژی» کشف کرد. اونس در آن زمان مشغول انجام تحقیقات روی خواص الکتریکی جیوه (ماده‌ی به‌کاررفته در دماسنج) بود و دریافت که مقاومت الکتریکی جیوه در دمای زیر ۴٫۲ درجه‌ی کلوین (منفی ۲۶۸٫۹۵ سلسیوس) به‌طور کامل از بین می‌رود. گفتنی است مواد دیگری غیر از جیوه هم وجود دارند که با کاهش محسوس دما، مقاومت الکتریکی‌شان غیرفعال می‌شود. گفتنی‌ است میزان کاهش دما برای ازبین‌بردن مقاومت الکتریکی در هر ماده متغیر است. برای درک بهتر این موضوع، بد نیست نگاهی به سطح کوانتومی و مدل استاندارد فیزیک بیندازیم.

مجله خبری بیکینگ