Возможно, корейскими учеными был создан сверхпроводник при комнатной температуре и атмосферном давлении. Если это открытие подтвердится - это очень, очень изменит мир! Публикации на сайте arXiv были выложены 28 июля 2023 года, вместе с видео, якобы, демонстрирующим эффект Мейснера в образце. Под катом - часть того, что сейчас об этом известно.
Что такое сверхпроводимость и зачем она нам нужна
Это свойство некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении ими температуры ниже определённого значения. Известны несколько сотен соединений, чистых элементов, сплавов и керамик, переходящих в сверхпроводящее состояние.
При понижении температуры сопротивление всех металлов снижается, и это давно известный эффект. Но, в 1911 году, после того, как удалось получить жидкий гелий (кипящий всего при 4 градусах выше абсолютного нуля), обнаружилось, что у некоторых металлов при охлаждении до таких температур сопротивление скачком снижается до нуля. Что важно - не почти до нуля, а именно до строгого нуля. Это значит, что сверхпроводник любой длины будет иметь нулевое сопротивление и нулевые потери энергии на нагрев при прохождении через него тока.
Использовать этот эффект для передачи электроэнергии не очень удобно - нужно поддерживать весь кабель при крайне низкой температуре, на поддержание которой может уходить больше энергии, чем рассеялось бы в обычном кабеле. Поэтому сверхпроводящие провода существуют, но имеют ограниченное применение, а на мачтах ЛЭП в большинстве своем мы используем всю ту же обычную медь обычные алюминий и сталь, спасибо поправившему мою ошибку человеку.
Зато это позволило создать мощные и компактные электромагниты и очень сильные магнитные поля, практически недостижимые без сверхпроводимости. В частности, всем известные аппараты МРТ в основном используют сверхпроводящие электромагниты.
Эффект Мейснера и левитация
Эффект Мейснера в сверхпроводниках - это явление, при котором сверхпроводник полностью выталкивает из себя магнитное поле. По сути, сверхпроводник ведет себя, как идеальный диамагнетик (хотя механизмы этих явлений разные). Диамагнетики - это материалы, которые в присутствии внешнего магнитного поля намагничиваются в обратном этому полю направлении (и отталкивая внешнее поле). Это позволяет диамагнетикам (или сверхпроводникам) левитировать в сильном поле.
Отталкиваясь от неподвижного сверхпроводника, магнит «всплывает» сам и продолжает «парить» до тех пор, пока внешние условия не выведут сверхпроводник из сверхпроводящей фазы. В результате этого эффекта магнит, приближающийся к сверхпроводнику, «видит» магнит одинаковой полярности и точно такого же размера, что и вызывает левитацию. Эффект работает и наоборот - сверхпроводник может левитировать над магнитом.
Высокотемпературная сверхпроводимость
После открытия сверхпроводимости начались исследования критической температуры разных металлов и сплавов в поисках такого, для которого не требуется использование дорогого и сложного в обращении жидкого гелия.
Первыми явление высокотемпературной сверхпроводимости в соединении La2-xBaxCuO4 с критической температурой 35 К открыли сотрудники научного подразделения корпорации IBM Карл Мюллер и Георг Беднорц в 1986 году, за это открытие в 1987 году им была присуждена Нобелевская премия.
В 1987 году был открыт сверхпроводник YBCO (оксид иттрия-бария-меди), с критической температурой 92 К. Это был первый сверхпроводник, критическая температура которого выше температуры кипения жидкого азота (77 К).
Как видно на картинке выше, до комнатной температуры при атмосферном давлении очень далеко. Требуются или экстремально высокие давления, или температуры жидкого азота как минимум.
Важно заметить, что хорошего теоретического объяснения высокотемпературной сверхпроводимости все еще нет (классической - есть).
Вопрос о том, как возникает сверхпроводимость в высокотемпературных сверхпроводниках, является одной из основных нерешенных проблем теоретической физики конденсированного состояния. Механизм, который заставляет электроны в этих кристаллах образовывать пары, неизвестен. Несмотря на интенсивные исследования и множество многообещающих зацепок, объяснение до сих пор ускользало от ученых. Одна из причин этого заключается в том, что рассматриваемые материалы, как правило, представляют собой очень сложные многослойные кристаллы, что затрудняет теоретическое моделирование.
LK-99
22-29 июля 2023 года на сайте с препринтами научных работ arXiv.org появились две статьи:
Вот что пишут исследователи:
Впервые в мире нам удалось синтезировать сверхпроводник, работающий при комнатной температуре (Tc≥400 K, 127∘C) и атмосферном давлении, с модифицированной структурой свинцового апатита (LK-99). Сверхпроводимость LK-99 подтверждена такими характеристиками, как критическая температура (Tc), нулевое сопротивление, критический ток (Ic), критическое магнитное поле (Hc) и эффект Мейсснера. Сверхпроводимость LK-99 происходит из-за небольшой деформации структуры, вызванной слегка уменьшившимся объемом (0,48 %), а не внешними факторами, такими как температура и давление. Это уменьшение объема вызвано замещением ионов Cu2+ на ионы Pb2+(2), изолированные атомами фосфата свинца, что вызывает напряжение. Это напряжение передается цилиндрической колонне атомов Pb(1), что приводит к искажению структуры цилиндрической колонны и созданию сверхпроводящих квантовых ям (SQWs). Результаты измерения теплоемкости указывают на то, что новая модель подходит для объяснения сверхпроводимости LK-99.
А что с подтверждениями?
В науке главное - воспроизводимость результатов, ведь наукообразную статью может написать кто угодно. Обычно ученые скептично относятся к таким "прорывным изобретениям", так как в 99% случаев они оказываются ошибкой или намеренной ложью.
Но в данном случае эффект привлек внимание, и его проверкой занимаются многие лаборатории, институты и энтузиасты. Есть и негативные результаты, и частично позитивные - продемонстрирована левитация, но не непосредственно сверхпроводимость.
Стоит заметить, что левитация не обязательно доказывает сверхпроводимость - в очень сильных магнитных полях левитирует даже лягушка, так что материал может оказаться просто хорошим диамагнетиком.
Синтез и магия
Предложенный авторами метод синтеза очень прост и доступен практически кому угодно.
Смешиваем порошки оксида свинца и сульфата свинца, нагреваем в вакуумированной ампуле 24 часа при температуре 725 градусов.
Смешиваем порошки меди и фосфора, нагреваем в вакуумированной ампуле 48 часов при температуре 550 градусов.
Делаем порошки из полученного на предыдущих этапах, смешиваем, нагреваем в вакуумированной ампуле 5-20 часов при температуре 925 градусов.
Первые два этапа синтеза тривиальны. "Магия" происходит на третьем этапе, и точные параметры удачного синтеза неизвестны, что и показывает нестабильность результатов сейчас.
Неизвестно ни идеальное соотношение смесей, ни температура, ни время. Иногда упоминается, что удачный образец получился в треснувшей на каком-то этапе нагрева ампуле, вызвавшем попадание кислорода.
Исходя из весьма грубого способа синтеза (а именно - допирования атомами меди просто нагревом смеси) и теоретических предположений, возможно, что нужная кристаллическая структура, поддерживающая сверхпроводимость, образуется только в незначительной части образца. В таком случае левитация возможна, а вот сверхпроводимость напрямую измерить не удастся.
Как оно работает?
Неизвестно. Но начинают появляться первые теоретические идеи.
Моделирование Национальной лаборатории Беркли подтверждает, что структура LK-99 может поддерживать и обеспечивать сверхпроводимость. Однако, эта работа опирается на множество допущений и не доказывает наличие сверхпроводимости сама по себе.
Моделирование показало то, что, по предложению оригинальных корейских авторов, происходило с их материалом - атомы меди просачивались в кристаллическую структуру и заменяли атомы свинца, заставляя кристалл слегка напрягаться и сжиматься на 0,5%.
Оказывается, существуют пути проводимости для электронов, которые находятся в правильных условиях и местах, которые позволили бы им «сверхпроводимость». В частности, они были близки к «поверхности Ферми», которая похожа на уровень моря электрической энергии, например, «0 метров над уровнем моря». В настоящее время считается, что чем больше путей проводимости близко к поверхности Ферми, тем выше температура, при которой вы можете наблюдать сверхпроводимость (аналогия может заключаться в том, как самолетам легче летать близко к поверхности океана из-за «экранного эффекта», который дает им большую подъемную силу).
Получится?
Пока неясно.
С одной стороны, никаких теоретических запретов на существование сверхпроводимости при комнатной температуре - нет, как нет и нарушения фундаментальных законов физики. Это выглядит реалистичнее, чем холодный ядерный синтез или Em-Drive.
С другой стороны, к исходным публикациям у ученых много вопросов, хорошей теории - нет, качественных воспроизведений опытов - тоже нет. Низкое электрическое сопротивление образца пока нигде не подтверждено. И вообще, слишком просто?
Еще можно вспомнить историю изобретения транзисторов, когда долгое время вроде бы что-то проявлялось, но нестабильно, не всегда, не совсем понятно, как. И первым был изобретен биполярный транзистор в попытках создать полевой, при довольно слабой теоретической модели и через множество практических экспериментов. И только потом стало понятно, как оно работает и как создавать транзисторы серийно.
Что еще почитать
-
Исходные статьи:
[2307.12008] The First Room-Temperature Ambient-Pressure Superconductor (arxiv.org)
Википедия: LK-99 — Википедия (wikipedia.org)
ТвиттерX по тегу #LK99Форум с обновляемым списком подтверждений Claims of Room Temperature and Ambient Pressure Superconductor | Page 11 | SpaceBattles
Комментарии (130)
Dmitry_Dor
01.08.2023 17:50+10Стоит заметить, что левитация не обязательно доказывает сверхпроводимость — в очень сильных магнитных полях левитирует даже лягушка, так что материал может оказаться просто хорошим диамагнетиком.
Диамагнитный высокоориентированный пиролитический графит левитирует даже в не очень сильных полях обычных неодимовых магнитов N52
(набор из Aliexpress aliexpress.ru/item/1005002926086510.html )
фото кликабельно
blik13
01.08.2023 17:50+14а на мачтах ЛЭП в большинстве своем мы используем всю ту же обычную медь.
Это где такие богатые люди живут?
Bluewolf Автор
01.08.2023 17:50+2Блин, точно, алюминий же! Медь дороже по соотношению цена установки\цена эксплуатации на таких длинных линиях. К своему стыду, вспомнила только сейчас об этом.
ksbes
01.08.2023 17:50Я думал - больше из стали. Алюминий плохо держит механические нагрузки на линию (хотя и тоже используется, где имеет смысл).
VT100
01.08.2023 17:50+5Нет. В крайнем случае — биметаллические, со стальной серцевиной и медной оболочкой (железная дорога).
blik13
01.08.2023 17:50+2Из того что я видел: внутри кабеля одна из жил стальная. Вот старые телефонные линии были стальные.
brotchen
01.08.2023 17:50Большинство высоковольтных воздушных линий (те, что висят на опорах) используют сталеалюминиевые провода: внутри сердечник из стальной проволоки, снаружи - алюминиевая проволока. Маркируются АС-[сечение алюминия]/[сечение стали].
GRIB6
01.08.2023 17:50+2Нас когда учили, говорили, что алюминий применяется в ЛЭП только из-за того, что он лёгкий и дешевле.
Обычный провод с ЛЭП это стальная жила с разным количеством витков алюминия.
В детстве его из огрызков проводов и добывали для разных применений, тогда они валялись много где.
Nurked
01.08.2023 17:50+20На безымянной планете Factorio. Сцуко, меди на эти провода уходит столько, что хоть зелёной демократией всех байтеров переглуши, всё равно мало будет.
Moog_Prodigy
01.08.2023 17:50+2Медь хоть сама добывается и провода. А вот деревья для столбов до дронов ручками-ручками.
Vizmaros
01.08.2023 17:50+3Так деревянные самые худшие. Дальность никакая, причём как провода, так и область работы. ЛЭП для дальних баз требует сталь, средние просто железо. Или у вас моды?
Fedorkov
01.08.2023 17:50+1Ладно провода, на один процессор меди уходит как на 80 проводов. Такое ощущение, что сборочные машины эту медь сдают в цветмет и пропивают.
Komrus
01.08.2023 17:50+3Ну ладно Вам, как только медь - дык сразу и "богатые".
Вот в рамках Манхэттенского проекта для калютронов (один из типов установок по разделению изотопов урана) использовалось в итоге 13 700 тонн серебра (429 000 000 тройских унций).
Vindicar
01.08.2023 17:50+1Вроде как там низкий порог магнитного насыщения.
Упрощённо, сверхпроводники перестают быть сверх- не только при достаточно высокой температуре, но и при достаточно сильном магнитном поле. И если тепло можно отвести, то с магнитным полем от пропускаемого тока ничего не поделаешь.И у корейцев этот показатель не фонтан, что ограничивает максимальную силу тока чем-то типа 0.1-0.2 ампера. Точную цифру не помню, слышал её в обзоре.
Но вроде у них есть интересный теоретический фреймворк, объясняющий сверхпроводимость. Вот на это я возлагаю больше надежд - если будет новый механизм объяснения явления, это может открыть новые направления поиска.
Dmitry_Dor
01.08.2023 17:50+4И у корейцев этот показатель не фонтан, что ограничивает максимальную силу тока чем-то типа 0.1-0.2 ампера.
Во многих случаях этого более, чем достаточно — с такими параметрами изготовители панелей для солнечной энергетики с руками и ногами оторвут. Да наверняка и в каких-то других применениях тоже. Другое дело, что сейчас там о сверхпроводниках даже не задумываются (солнечная панель гораздо горячее обычного «высокотемпературного» сверхпроводника), но если будет предложен недорогой технологичный сверхпроводник при комнатной температуре, то даже при лимите 100-200 миллиапер — «дайте два».
Это как с космосом — пока стоимость выведения была тысячи (а то и десятки тысяч) долларов за килограмм было нужно немногим, но как начала снижаться до сотен, то многие выстроились в очередь — «мы тоже в космос хотим».
vanxant
01.08.2023 17:50+4Это где это выводят за сотни долларов кг?
Всё ровно наоборот. Раньше спутник весил от 2 тонн без учёта полезной нагрузки и требовал под себя ракету или в лучшем случае пол-ракеты (парный пуск на близкие орбиты). Сейчас же успехи в электронике, солнечных панелях и аккумуляторах позволяют сделать спутник класса "бип-бип" массой пару кг, и запускать их по сто штук прицепом к нормальному. Вот все их и делают.
lz961
01.08.2023 17:50Вроде, где-то указывалась, что предлагаемый материал демонстрирует свойства сверхпроводимости при комнатной температуре и давлении, но только при условии помещения его в достаточно сильное фоновое поле. Если это так, то применение такого материала несет в себе сложности и технические риски, из-за того, что при переходе в "обычное" состояние, которое может произойти при ослаблении внешнего поля, либо уменьшении тока, создающего собственное поле, будет сопровождаться взрывным выделением энергии. Также, не понятно, как механические напряжения, которые неизбежно будут возникать в материале при протекании по нему сильных токов (а иначе зачем сверхпроводник нужен), будут влиять на критическую температуру и величину магнитного поля.
engine9
01.08.2023 17:50А как в кольцевом сверхпроводнике электрический ток индуцируют? По принципу трансформатора, возрастающим магнитным полем?
lorc
01.08.2023 17:50+1Если вы про установки МРТ, то насколько я знаю, процесс происходит так: небольшую часть обмотки нагревают чтобы вывести ее из состояния сверхпроводимости. Потом к ней подключают источник тока и постепенно наращивают ток через электромагнит. Из-за огромной индуктивности это может занимать несколько суток. Так как почти весь электромагнит находится в сверхпроводящем состоянии, то ток идет через него, а не через тот нагретый кусочек. Когда ток через электромагнит достигает необходимых значений, нагретый участок охлаждают обратно, он становится сверхпроводящим и ток уже начинает идти через него.
nbkgroup
01.08.2023 17:50+2Увы, шансов на подтверждение данной конкретной заявки на открытие с каждым днём все меньше.
Открытие было сделано в 1999 году (откуда "99", LK - фамилии открывателей), а материалы датируются 2020 годом.
AAngstrom
01.08.2023 17:50+1Апатит свинца -- это исходный материал, который авторы данной работы модифицировали, легируя его медью. Без легирования он, вообще говоря, является изолятором, так что там не то, что сверхпроводимости, там даже обычной проводимости бы не увидели.
NeoCode
01.08.2023 17:50+3Чисто интуитивно кажется, что если на атомарном уровне сформировать некую специальную кристаллическую решетку из различных атомов, со строго определенной хитроумной конфигурацией узлов и энергий между ними (знаю что криво выражаюсь, но я совсем не спец в этом), то наверное вот это и даст сверхпроводимость при комнатной температуре. Но для понимания того, какая именно конфигурация нужна, требуется опять же теория, которой нет. Надеюсь что это открытие как минимум подкинет материала для размышлений ученым. А предложенный метод спекания порошков - ну даже неспециалисту понятно, что это как-то грубовато для воспроизведения квантовых эффектов, а значит и стабильного результата не будет.
Приходит в голову, что в случае появления понимания такой сверхпроводимости, для производства сверхпроводников скорее всего будет адаптированы технологии производства микропроцессоров. Фотолитография и прочее, в каком-то расширенном варианте. Это уже почти атомарный уровень, точность куда выше чем с порошками в пробирке. Может вот прямо в процессорах и появится в первую очередь.
lz961
01.08.2023 17:50Вот обычный ферромагнетизм имеет вполне квантовую природу. Но для получения постоянных магнитов почему-то технологи производства микропроцессоров не требуются.
NeoCode
01.08.2023 17:50+4Обычные светодиоды тоже имеют квантовую природу. Однако в дикой природе не встречаются, в отличие от ферромагнетиков)) Так что тут дело не в квантовой природе. Есть явления, которые могут проявиться при достаточно простом сочетании факторов, а есть такие для которых это сочетание должно быть весьма сложным. То что мы не наблюдаем комнатной сверхпроводимости в природе, относит ее скорее ко второй группе явлений (если она вообще возможна при комнатной температуре).
Rsa97
01.08.2023 17:50Световоды в дикой природе есть. Как в неживой — струйки воды, так и в живой — стеклянные губки семейства Cladorhizidae.
Dimsml
01.08.2023 17:50Есть же светодиоды из сульфида свинца, он же минерал галенит. Только добавь
водыдва контакта и пусти ток.https://habr.com/ru/articles/145327/
Туда же карбид кремния, он вроде бы тоже встречается в дикой природе.
vanxant
01.08.2023 17:50+4В процессорах не появится, нет смысла. Сейчас почти половина потерь в процессоре это омическое сопротивление закрытых транзисторов (они слишком мелкие геометрически, чтобы дать нормальное сопротивление, т.е. им нужно больше удельного сопротивления, а не меньше). Ещё почти столько же - переключение транзисторов и связанная с этим перезарядка электрических полей, в т.ч. паразитных. Ни ту ни другую проблему сверхпроводники не решают.
А ещё есть принцип Ландауэра.
mpa4b
01.08.2023 17:50+1Зато примерно половина задержек в передаче сигналов обусловлена задержками в проводах (металлических соединениях между транзисторами), которые при своих размерах и длинах ведут себя как распределенные R-C цепочки (не L-C, как для классических линий передачи) и из-за этого задержка примерно пропорциональна квадрату длины. Сверхпроводники тут дадут офигенный буст.
vanxant
01.08.2023 17:50Не могли бы вы пояснить физику такого буста? Что, сверхпроводники не образуют паразитные ёмкости? С чего бы?
mpa4b
01.08.2023 17:50+5Скорость распространения сигнала в линии передачи (распределённая LC-цепь) близка к скорости света (меньше скорости света на корень из диэл. проницаемости окружающего вещества). А в распределённой RC-цепи (когда индуктивностью можно пренебречь на фоне омического сопротивления на единицу длины) -- сильно-сильно меньше и растёт квадратично от длины.
Radisto
01.08.2023 17:50А вот еще пишут, что диэлектрик между сверхпроводниками образует джозефсоновский переход. Это не испортит работу транзисторов? Современные процессоры как раз до необходимо малых размеров добрались
K1804
01.08.2023 17:50+1В процессорах не появится
Может процессоры будут на имеющем отношение к сверхпроводимости эффекте Джозефсона
NeoCode
01.08.2023 17:50В процессорах не появится, нет смысла.
Может для квантовых процессоров пригодится:)
Dimsml
01.08.2023 17:50Помню давным-давно читал про криотрон, логический элемент на основе сверхпроводников.
redpax
01.08.2023 17:50+1Ну почемуж грубовато. Гофен вон с помощью обычного скотча случайно первый раз получили.
stalinets
01.08.2023 17:50Интересно бы нарисовать десятком-другим предложений этот новый мир. ЛЭП без потерь - это понятно, а ещё? Поезда на левитации? Вообще интересно рассмотреть разные электрические устройства при условии этого эффекта. Скажем, как изменится работа динамика при переходе его 4-омной катушки на сверхпроводимость? Из комплексного сопротивления LR уберётся омическая компонента и останется только индуктивная. А индуктивность на разных частотах разная, значит, конец согласованию нагрузки усилителя и динамика? А если электродвигатель? Он просто будет лучше работать меньше греясь, или тут не всё так просто? А что, если из сверхпроводника делать не провода, а, скажем, сделать куб или тор размером с дом, какие свойства он будет иметь? А можно ли сделать не просто левитацию, а "зубцы" и "проушины" из попеременно направленных магнитных полей, чтоб они работали в обуви и в покрытии тротуара как протектор на обуви и неровности на асфальте, и по магнитному полю можно было ходить (а не сразу падать как на льду)? А как насчёт гаусс-пушки?
Goupil
01.08.2023 17:50+5Ну, если добиться мощного магнитного поля - то термоядерные реакторы вменяемых размеров и цены. Даже при охлаждении жидким азотом здорово уменьшается размер термостата и стомость хладагента.
Matshishkapeu
01.08.2023 17:50+8Тащемта у термоядерного реактора проблема не в магнитном поле. Там ещё вагон проблем с материалом первой стенки, тепловой и нейтронной нагрузкой на нее, распылением стенки и загрязнением плазмы материалом стенки, потери энергии плазмы излучением тех самых загрязнителей, нейтронный баланс для воспроизводства топлива. Вопсчем вместо того чтобы быть как и все предыдущие 70 лет вопросом следующих 25 лет, термоядерная энергия станет вопросом следующих 23 лет на следующие лет стописят. А пока на ИТЕРе пилят на куски уже сваренные сегменты реактора, потому что померить их перед тем как сваривать и убедиться что фрагменты сделаны криво и не соберутся - это было бы слишком просто.
Goupil
01.08.2023 17:50+2Это я в курсе, что там проблема не только в магнитах.
А термояд это не только ИТЕР несчастный, которого бюрократы делают, и NIF. Там интересный частный прогресс. Как источник энергии термояд не был никому интересен вплоть до последних лет, что отражалось в финансировании.
Matshishkapeu
01.08.2023 17:50+3Там интересный частный прогресс. Как источник энергии термояд не был никому интересен вплоть до последних лет, что отражалось в финансировании.
Первому частному термоядерному "стартапу" из настоящей Калифорнии ( изначально three alpha energy, ныне просто TAE) Овер 20 лет. Никакого работающего термояда там нет, есть развод инвесторов воспроизведением открытых ловушек плазмы конструкции новосибирского ИЯФа и продажа китайцам ускорителя для бор нейтронозахватной терапии, который в том же ИЯФе не только разработан и протестирован, но и физически изготовлен. Это старейший и наименее скамерский термоядерный стартап.
Goupil
01.08.2023 17:50Это старейший и наименее скамерский термоядерный стартап.
Старейший - да, наименее скамерские - с вами будут многие несогласны. Об их внутренней кухне не самые лучшие слухи, плюс вообще возможность энергетически выгодного протон-борового "синтеза" крайне сомнительна.
Кроме него есть и Commonwealth Fusion, по факту отпрыск MIT, и Helion Energy, и Zap Energy, и многие другие. Да, большинство провалится, но часть возможно выстрелит.
Octonion
01.08.2023 17:50Насколько я помню, стенки некоторых термоядерных реакторов покрывают литием, который я реакциях замечательно участвует, не уменьшая температуру
alexander_kuznetsov
01.08.2023 17:50+5Как минимум, потенциально (потенциально потому, что и от иных свойств материала многое зависеть будет и от стоимости его получения)
Более дешёвое электричество, возможность потребителям получать его больше на тех же генерирующих мощностях.
Значительное удешевление кучи приборов, требующих сверхпроводимость (от больничных МРТ до ускорителей частиц и катушек для термоядерных реакторов.
Поезда на магнитной подушке «в массы». Потенциально может дойти до магнитолевитирующих автомобилей. Как следствие, снижение стоимости всех перевозок.
Интересные виды спорта, типа летних «магнитных коньков».
Гаусс-пушки - да.
Ёмкие аккумуляторы с длительным хранением.
Elmot
01.08.2023 17:50+4мощные компактные электромоторы без систем охлаждения
высокое КПД кабелей и трансформаторов - выше общее КПД электросистем
Низковольтные ЛЭП меньших габаритов и меньшими зонами отчуждения
меньше элекроподстанций
xsevenbeta
01.08.2023 17:50Startram (гаус-пушка, запускающая в космос груз за копейки, 30-50 баксов вроде за 1кг обещали)
ksbes
01.08.2023 17:50ЛЭП без потерь - это понятно, а ещё?
А разве сверхпроводник может передавать энергию (именно сверхпроводник, а не абсолютный проводник - это разные понятия)? Там вокруг него разве вектор Поинтинга не будет равен нулю (т.к. падение напряжения равно нулю)? Если да - то как?
vanxant
01.08.2023 17:50+3Что-то вы как-то неправильно поняли Поинтинга. Короткие (десятки км) тестовые сверхпроводящие ЛЭП уже строятся/эксплуатируются, в т.ч. у нас.
ksbes
01.08.2023 17:50Вот и хочется понять, что я не так понимаю.
А то планы одно, а практика - другое, теория - третье.
Тем более "чистых" высокотемпературных сверхпроводников не бывает - там всегда есть зоны как со сверх-, так и с нормальной проводимостью. И последняя по моим (возможно, ошибочным) разумениям как раз и даёт очень маленькую, но необходимую разность потенциалов.
arheops
01.08.2023 17:50Закон Ома запрещает как бы току идти в зону с ненулевой проводимостью при наличии нулевой.
В разных частях контура развечто(как в МРТ).
ViacheslavNk
01.08.2023 17:50+3ЛЭП без потерь это просто революция в мире, совсем утрированно можно добывать солнечную энергию Сахаре и продавать ее в Европу или АЭС/ТЭЦ можно выносить в совсем безлюдные места и т.д.
ksbes
01.08.2023 17:50Ну так далеко тянуть "провода" из кристаллического материала будет тяжело. + там довольно малые критические токи и магнитные поля. Так что "джигаватты" предавать будет затруднительно.
Не говоря уже о том, что поверхности в Сахаре вполне себе греются выше 400 Кельвинов - что может иметь весьма феерические последствия для сверхпроводящей ЛЭП.А вот сделать негрееющийся мегаваттный компактный электродвигатель для электрогрузовика - это да, это будет круто.
ViacheslavNk
01.08.2023 17:50+1Ну так далеко тянуть "провода" из кристаллического материала будет тяжело. + там довольно малые критические токи и магнитные поля.Вопрос же был максимально абстрактным, просто про ЛЭП без потерь.
javalin
01.08.2023 17:50+7А кто сказал, что это должен быть обычный провод? Это может быть подземный энергопровод, на глубине метров 15, туннель размером с метро, в котором тысячи, сотни тысяч, миллионы "проводов". От которого расходятся более мелкие ответвления, доставляющие электричество до каких-то точек. И откуда уже по обычным проводам раздается населению. От самих панелей до энергопровода тоже можно передавать обычными проводами.
Если бы человечество тратило на подобные проекты те ресурсы, которые сейчас идут на убийство себе подобных, уже давно было бы реализовано довольно много подобных проектов.
AuroraBorealis
01.08.2023 17:50+1ЯРД мегаваттного класса (с)
:3
ksbes
01.08.2023 17:50Мегаватт - это не так уж и много. Это всего навсего жалких 1500 л.с. Уже в 40-х на военных самолётах такие движки были. А сейчас на танках.
(я не совсем понял в чём сарказм :) )
useluch
01.08.2023 17:50"мегаваттный компактный электродвигатель для электрогрузовика" может легко превратиться в бомбу. Если сверхпроводник в результате повреждения или перегрева перейдёт в несверхпроводящее состояние, то сопротивление в цепи резко упадёт. Запасенная энергия быстро выделится в виде тепла. Поэтому нежун дублирующий контур, по которому в случае чего пойдёт ток, и который от этого тока не расплавится.
useluch
01.08.2023 17:50+1Ерунду написал, держа в голове аккумуляторы, а не двигатель. С движком всё должно быть прекрасно, если всё же сверхпроводимость будет, в чём я сомневаюсъ.
nulovkin
01.08.2023 17:50+7Все это напоминает мне историю Рене Блондло, Роберта Вуда, N-лучей и некой алюминиевой призмы.
Часть ученых говорила, что наблюдала слабое голубое свечение от N-лучей, а часть - нет, на что Блондло заявлял, что они, возможно, не совсем правильно собрали опытную установку.
В итоге Блондло (который, кстати, впервые измерил скорость радиоизлучения и доказал, что она равна скорости света, то есть был серьезным ученым) продемонстрировал работу N-лучей на съезде ученых, несмотря на то, что Роберт Вуд тайно украл алюминиевую призму, преломлявшую N-лучи в установке. Таким образом, Блондло опозорился и настолько, что был опустошен и спустя некоторое время умер.
А весь научный мир понял, что надо бы использовать двойной слепой метод, а не спрашивать помощника "я вот все включил, должен быть слабый свет, ты его видишь?"
PuerteMuerte
01.08.2023 17:50+6В итоге Блондло (который, кстати, впервые измерил скорость радиоизлучения и доказал, что она равна скорости света, то есть был серьезным ученым) продемонстрировал работу N-лучей на съезде ученых, несмотря на то, что Роберт Вуд тайно украл алюминиевую призму,
Это было не на съезде, они там вдвоём были в лаборатории, не считая ассистентов. Блондло, впрочем, после этого прожил ещё четверть века, и все равно в свои лучи верил.
PeterFukuyama
01.08.2023 17:50+1Более того, он еще и на нобелевку номинировался фактически за них в 1905. Правда в последний момент формулировку поменяли на нейтральную «За вклад в науку».
nikolz
01.08.2023 17:50-5"Впервые в мире нам удалось синтезировать сверхпроводник, работающий при комнатной температуре (Tc≥400 K, 127∘C) и атмосферном давлении.. "
Правильно я понял , что у авторов 127 гр цельсия - это комнатная температура? Где находится такая комната и почему никто не обращает внимание на это?
Зачем они грели комнату, если можно без затрат энергии еще опустить температуру минимум градусов на 100.
В чем смысл Карл?
Rsa97
01.08.2023 17:50+4Tc — это критическая температура, при превышении которой терятся эффект сверхпроводимости.
nikolz
01.08.2023 17:50-2Да, нашел в других источниках, что правильно надо написать в статье ниже 127гр С
Но и нашел что это пока никто не подтвердил:
"По состоянию на 2 августа 2023 года не было подтверждено, что материал является сверхпроводящим ни при какой температуре. "
nikolz
01.08.2023 17:50-3А никого не смущает, что согласно ссылки в конце статьи
"По состоянию на 2 августа 2023 года не было подтверждено, что материал является сверхпроводящим ни при какой температуре. "
Может будете проверять достоверность сначала, а потом печатать?
izogfif
01.08.2023 17:50+4Похоже на историю про рецепт изготовления философского камня из "Гарри Поттер и методы рационального мышления":
— А как же изготовление Камня? — удивился Гарри. Его мозг обрабатывал услышанное. — Я видел алхимический рецепт в одной книге…
— Ещё одна ложь. Перенель изобразила, словно «Николас Фламель» заслужил право вечной жизни, совершив великое волшебство, которое мог бы попробовать каждый. Она указала другим ложный путь, чтобы никому не приходило в голову искать тот единственный настоящий Камень Бабы-Яги, как когда-то искала его сама Перенель, — профессор Квиррелл выглядел довольно мрачно. — Не удивительно, что я потратил годы, пытаясь создать Камень по тому фальшивому рецепту. Теперь ты спросишь — почему я не похитил, не пытал и не убил Перенель, когда узнал правду.
Bluewolf Автор
01.08.2023 17:50+4Ну вот сейчас много кто и проверяет. А в статье не раз указано, что пока надежных подтверждений нет.
nikolz
01.08.2023 17:50-6Если не подтвердят, то будет сообщение на хабре?
Или главное прокукарекать, а там хоть и совсем не рассветает?
Какую цель ставил автор статьи , когда это выкладывал?
kgenius
01.08.2023 17:50"Это значит, что сверхпроводник любой длины будет иметь нулевое сопротивление"
Не знаю конечно, как сейчас, но во времена моей молодости и учебе в институте (1997-2003), нам рассказывали, что потери в сверхпроводниках все равно есть. Что-то порядка 10 в минус 17 - 10 в минус 19, Ом на метр, при сечении проводника 1 сантиметр квадратный.
MockBeard
01.08.2023 17:50+1Удивило на фото парящего свехпроводника, что даже в такой низкотемпературной области используется изолента.
Dmitry_Dor
01.08.2023 17:50+1
morijndael
01.08.2023 17:50А ещё жидкий азот можно (недолго) хранить в термосах для чая, для домашних экспериментов сойдёт :D
(главное не закрывать их герметично)
kryvichh
01.08.2023 17:50+1Приятно, что в составе LK-99 CuO25P6Pb9 все достаточно распространённые за Земле элементы...
zumrus
01.08.2023 17:50+3Можно еще добавить комментарий, который N + 1 брал у Антипова из МГУ
https://nplus1.ru/news/2023/07/27/superconductivity-at-room-temperature-but-is-it-real
А вообще в редакции за темой следят и скоро выпустят большой разбор, стэй тюнд
ifap
01.08.2023 17:50-3Я правильно понял, что комнатная температура тут -
температура кондиционируемой комнаты в Аду127 градусов Цельсия?
yura381
01.08.2023 17:50+8Объяснение авторов очень похоже на мое объяснение комнатной сп:
Общепринятого объяснения нет потому что основные авторитеты (а именно от них зависит кому давать нобеля, т.н. "научная мафия" по определению Рэнди Шекмана) ищут пары электронов, тогда как их там нет и они вообще не нужны для СП. Инертность мышления не дает им понять что уже давно есть модель топологической СП, которую понять очень просто: если спин заморожен (в сильном поле) то носители не рассеиваются и им не нужны никакие пары чтобы двигаться без сопротивления! Далее смотрим структуры и кристаллы где существуют локальные поля способные заморозить спин до комнатной т и видим, что это одномерные структуры, где объяснение усиления поля очень простое: как вблизи острия иглы. Т.е. комнатная сп существует, однако из ее геометрии сразу следует что это системы пониженной размерности и сп токи представляют собой замкнутые нити, а макро образец будет представлять собой очень хороший диэлектрик (фаза локальных токов). И эта фаза хорошо изучена в классической ВТСП, и из этой же теории мы знаем что вывести из этой фазы образец можно только допированием, что корейцы и сделали добавив медь - это вносит некий хаос и разрывает замкнутые сп токи и мы получаем в итоге тот самый "святой грааль физики". Обо всем этом я писал еще в 2015 году, но классическая ВТСП двигалась всегда на ощупь как слепой коненок, и было понятно давно, что методом перебора, без понимания, найти нужный рецепт будет невозможно и так и получилось: весь прогресс сделан энтузиастами за бесплатно (в то время как "научными мафиями" распилен триллион долларов на ВТСП)
Bluewolf Автор
01.08.2023 17:50+3Не хотите написать об этом статью?
yura381
01.08.2023 17:50+3Я уже писал, можно поискать. Смысл моих статей был в том, что можно придумать "объяснение на пальцах" и уже потом осмысленно искать, но те кто пилят гранты, конечно, шли другим путем - "классическим". Например, использовать траекторный подход - это моветон, хотя в случае сложных геометрий, только траекторный подход и работает, когда надо пытаться представить сверхпроводящие токовые петли, и понять почему на этих траекториях возникает сверхпроводимость. И как мы видим, никакой там мистики нет - все давно известно: тепловые колебания "мешают", пока не появляется сильное поле, которое и замораживает спин, а поля эти есть внутри любого кристалла, только обычно их недостаточно. Но, нет, классический подход совсем другой: нужно обязательно искать спаренные электроны! Хотя это тоже упрощенная абстракция, призванная только дать общее понимание, которая не работает в области высоких температур. При сильных тепловых колебаниях должен быть "замораживающий" фактор, в роли которого может выступать эл. поле. Все это просто и понятно, но ты хоть обпишись - никто ничего делать не будет (об ЛК99 известно с 1999 года и кто на это обратил внимание?). В моем случае, я надеялся что в итоге получится создать некий такой образец с революционными свойствами, пусть не сверхпроводящий но может что-то другое визуально видное и имеющее применение в жизни. Но сложность образов была такая, что я делал только часть операций (подложка, контакты), а главную операцию - выращивание карбина, делал не я, и вообще это уникальная технология, которой владел один человек. Потом этот человек ушел работать в почтовый ящик..
NAGIBATOR-1999
01.08.2023 17:50+2Скажите, а то, что издатель, опубликовавший вашу статью, находится в списке хищнических журналов - это тоже научная мафия постаралась?
azTotMD
01.08.2023 17:50Такое ощущение, что для сверхпроводимости нужно маленькое растояние между атомами (или там между орбиталями, не знаю). И низкие температуры, когда тепловое расширение минимально и высокие давления подтверждают эту мысль. Поэтому я не очень верю авторам.
А вот скачёк на теплоемкости - это очень интересно, он действительно наблюдается у многих веществ при температурах около абсолютного нуля. Интересно, для всех классических сверхпроводников наблюдается такое? Скорее всего там и мольный объём скачкообразно меняется.
SvoboniiLogin
01.08.2023 17:50+2Комментарии к этой статье куда интереснее статьи. Вот за это и люблю хабр
Dmitry_Dor
01.08.2023 17:50+7en.wikipedia.org/wiki/LK-99#Replication_attempts — появились первые результаты независимой проверки
twitter.com/andercot/status/1686805961124855810
First independent measurement of zero resistance in LK-99
A team of scientists from the Physics Department of Southeast University, a top university in Nanjing, China, have reported measuring 0 resistance in a sample of LK-99 they synthesized from scratch.
Here is the video:
— They measure 0 resistance at 110K (-163C) using the four-point probe method. 0 resistance at this high of a temperature at ambient pressure is a new discovery in materials science
— They also claim a transition in and out of zero resistance state depending on a strongly applied magnetic field — a classic characteristic of superconductivity.
— The sample they synthesized is reported to have much higher purity than the original Korean team of LKK
— They note an interesting and abrupt drop in resistance, by several orders of magnitude, between ~300 and 220K (approx values from the graph). This is currently unexplained, but is in rough agreement with LKK — i.e., LKK may have been measuring this higher-temperature 'drop' which was two orders of magnitude.
— They retain the claim that this is not absolute conclusive proof of superconductivity, but it is suggestive of very interesting electronic properties in this material.
These results compare nicely with recent simulations out of Lawrence Berkeley National Lab, University of Boulder Colorado, Shenyang National Laboratory, and TU Wien, all performed by high profile and established materials scientists.
Those simulations have converged on LK-99 having the potential for superconductivity at high temperatures and ambient pressures due to the formation of flat energy bands when lead-apatite crystal is doped with copper. Notably, other doping metals may also achieve similar or better performance.
Here is a summary of those simulations: twitter.com/Andercot/status/1686688495577018368?s=20
Pppnnn
01.08.2023 17:50О коллеги, как приятно видеть в комментариях такое количество специалистов по молекулярной химии и сверхпроводящей физике
Dmitry_Dor
01.08.2023 17:50Научпоп блогеры подтянулись:
- — Теория сверхроводимости металлов ~ 14:00
— Различные теории высокотемпературной сверхпроводимости ~ 18:30
- — Теория сверхроводимости металлов ~ 14:00
Semen10x
01.08.2023 17:50Я правильно понял, что по данным работ самих корейцев ,критическая сила тока 0.25 Ампера при температуре 25 градусов по Цельсию и дальше сила тока падает с повышением температуры????
niccolo2019
Опечатки
Иногда упоминается, что удачный образец получился в треснувшей ..... пробиркИ и, соответственно, попаданию (????) кислорода.
Современные вычислительные методы позволяют обсчитывать самые чудные структуры - проблема как всегда в синтезе и стабильности получаемых материалов и их свойств... Интересно, а что наши учёные не проверяют достижения китайских коллег?
И вроде как сегодня уже была где-то заметка, что американцам удалось воспроизвести достижения китайцев.
Bluewolf Автор
Проверяют, в частном порядке :)
А вот с вычислениями многих свойств материалов, в том числе магнитных, всё очень плохо - нельзя не то что "придумать" идеальный диамагнетик, а даже в общем виде симулировать свойства вещества, зная его состав и структуру.
AAngstrom
Это слишком смелое заявление. Когда кристаллическая структура и химсостав известны, можно числено промоделировать почти любое свойство. Исключениями являются всякие хитрые системы, где несколько разных эффектов конкурируют (такие системы являются предметом научных исследований), или просто очень сложные системы, например, кристалл с кучей дефектов или песпорядком в заселённости подрешёток (такие системы не очень интересны учёным, но бывают полезны на практике, поэтому их тоже обсчитывают, но приближённо).
Проблема с теоретическими предсказаниями, что сначала нужно "угадать" химический состав и стабильную кристаллическую структуру, которую вещество примет, а после этого ещё долго и нудно проверять, обладает ли материал нужными свойствами.
P. S. Хотя, я подозреваю, что Вы имели в виду не просто какие-то свойства, а сверхпроводимость (факт её наличия и температуру перехода). С этим да -- всё непросто именно из-за того, что она часто соперничает с (или сопровождается) другими эффектами. Трудно делать предсказательные расчёты.
Radisto
Напротив, смелые заявления как раз у вас. С моделированием свойств все не очень хорошо. В том смысле, что очень неточно.
AAngstrom
Да, точные числовые значения получить бывает довольно сложно (хотя иногда это связано с тем, что в эксперименте система далека от идеальной). Но если эффект/свойство есть, то качественно он воспроизводится почти всегда (хоть и требует иногда тяжёлых методов). Я именно про это говорил.
Мне кажется, в данном вопросе, нет смысла спорить абстрактно. Мы можем совершенно разные вещи иметь в виду. Приведите пример кристаллического и не слишком сложного по структуре материала и его свойство, которое нельзя промоделировать. Можно будет подискутировать на конкретном примере.
Примеры, если что есть, и один такой я могу привести: любой легированый купрат, свойство -- температура перехода в сверхпроводящее состояние. Это пока не удаётся теоретически описать из первых принципов (при этом феноменологических моделей разных -- полно). Но со сверхпроводимостью, действительно, есть проблемы, которые я уже упомянул.
Radisto
То, что не удается описать теоретически, не удастся и обсчитать теоретически. Соответственно, все эти расчеты - интерполяция и экстраполяция на основе уже собранных данных, и насколько они точны большой вопрос. На самом деле они не точны, потому что вообще неизвестно, ведет ли себя материал в неизвестных точках так, как в известных: теории нет. А квантовые расчеты слишком сложны даже для единичных атомов, не говоря уж о больших ансамблях. Добавьте сюда граничные эффекты (а их нельзя не учитывать)
AAngstrom
Разумеется. Расчёт -- это и есть применении теории к конкретной системе. В тех случаях, где теории действительно нет, ничего особенно не посчитаешь. Но такие системы как раз-таки и самые интересные, и, как правило, являются предметом исследований. И таковых, к сожалению, мало на фоне большинства материалов, которые довольно скучны, потому что почти все их свойства можно посчитать (используя только химсостав и структуру) с приемлимой точностью, используя готовые программы.
Мне реально интересно, с какими именно системами с относительно несложной структурой Вы сталкивались, которые нельзя численно промоделировать.
kisaa
Так здесь вроде оно и есть - "атомы меди просачивались в кристаллическую структуру и заменяли атомы свинца, заставляя кристалл слегка напрягаться и сжиматься"
AAngstrom
Чтобы догадаться, что замена атома свинца (длина связи Pb2+-O > 2.6 Aнгстрем) на атом меди (длина связи Cu2+-O ~ 2.1 Aнгстрем) приведёт к сжатию скристалла, не надо даже ничего моделировать. Но если этого недостаточно, то вот, человек уже подсуетился, сделал DFT расчёт и получил, в том числе, эффект сжатия: https://arxiv.org/abs/2307.16892
agalakhov
Как раз в общем виде свойства мы симулировали рутинно, это довольно легко. Проблема возникает с пограничными случаями, каковыми сверхпроводники и иже с ними и являются.
Ivan_Gudoshnikov
Это там Вы или Ваша тёзка навели шуму с синтезом LK-99 на кухне?
Bluewolf Автор
Нет, не я :) У меня после переезда глубокий вакуум сделать нечем, а так бы погрела тоже...
begin_end
Врядли там нужен глубокий ("xray") вакуум. Думаю, если эти соединения немного погреть, в запаянной ампуле вакуум мигом станет совсем не глубоким. А в случае последней реакции есть мнения, что нужно вообще изначально кислорода поддать до уровня 10кПа.
Стоит попробовать с обычным хорошим масляным насосом...
agalakhov
Можно еще попробовать под аргоном или гелием погреть вместо вакуума. Вряд ли там именно давление играет роль, скорее всего нужно убрать воду, CO2, скорее всего азот и лишний кислород тоже, может быть отводить побочные продукты реакции. Сварочный аргон скорее всего уже достаточно чистый.
Bluewolf Автор
Хм, а греть под аргоном выглядит хорошей идеей, и это сильно упрощает эксперименты
lazy_val
Если я правильно понимаю, даже для сверхпроводимости в ВТСП-керамиках до сих пор убедительного теоретического объяснения не придумали. А ведь сорок лет скоро будет этой истории.
Что уж говорить про более новые открытия.
ssj100
Ой вспоминается случай когда у одного исследователя тоже по небрежности заплесневели образцы