Обновить
Комментарии 33
Поскольку температура плавления гелия едва превышает 4 K,

Все-таки температура кипения.
Гелий при давлении в одну атмосферу даже при абсолютном нуле — жидкость.

Хотелось бы, помимо температуры, видеть и ещё несколько харакеристик: критический ток, критическая индукция, физические характеристики (например, возможность деформации без повреждения и без ухудшения свойств).


Также интересно, почему в томографах используются низкотемпературные сверхпроводники. Высокотемпературные выходят дороже или сложнее в эксплуатации?

есть (по крайней мере были) томографы на обычных проводниках. Собственно, от магнита на томографе требуется сильное и очень равномерное магнитное поле

Высокотемпературные не любят сильных магнитных полей.

На сколько я знаю у высокотемпературных сверхпроводников есть не которые проблемы, состояние сверхпроводимости разрушается при больших токах и сильном магнитном поле. Не могли бы прояснить этот момент?
Тем кто разбирается в теме можно финансово поучаствовать в 2-х российских компаниях которые внедряют сверхпроводники на практике:
СуперОкс и С-Инновации
smart-lab.ru/bonds/Superox
smart-lab.ru/bonds/S-Innovations
Они выпускают облигации с текущей доходностью ~ 12,8 и 10%. Не Tesla но зато прог входа 1 т.р.

Спасибо, хороший обзор.
Совет: использовать одни и те же единицы измерения. Скажем, читателя может испугать "колоссальное давление – более 400 ГПа", но это "всего лишь" 4 миллиона атмосфер, что конечно очень много, но уже близко к встречавшимся в статье, скажем, 2.6 миллиона атмосфер.

Аналогично с температурами. Почти везде кельвины, что естественно, при более высоких значениях 2 параметра или только цельсии при положительном значении. Но из-за этого одинокие цифры вроде -269 °C выглядят странно. Так же для градусов Цельсия желательно единое обозначение.

Статья в любом случае производит цельное впечатление, и оно будет лучше после окончательного приведения разных её частей к одному формату.

Термина "четырехугольная структура" не существует. Эта кристаллографическая система называется тетрагональной. Еще есть триклинная, моноклинная, ромбическая, тригональная, гексагональная и кубическая.


Еще когда-то мы работали по интересной системе графит-сера: http://www.repositorio.unicamp.br/bitstream/REPOSIP/60440/1/WOS000179677900020.pdf
У него Tc в районе 30 кельвинов, но уж очень необычное для сверхпроводников вещество. Просто графит с небольшой примесью серы.

Электрический ток — это последовательность электронов, с большой скоростью проникающих через материал


Скорость электронов в металлах под действием поля источника несколько миллиметров в секунду. Вот скорость хаотического движения да, большая.

Кстати, в периодической кристаллической решётке электрон будет вести себя как свободный (и описывается волной Блоха). Но таких решёток не бывает (бесконечных и идеальных). :)
Это конечно научные достижения и всё такое, но такое давление является не меньшей преградой для практического применения чем низкие температуры.
Вы правы, в попытке повысить критическую температуру исследователи дошли до совершенно не применимых на практике уровней давления. Теперь проблема снижения давления более актуальна, чем проблема повышения температуры, поэтому я и указал на две линии ведущихся исследований, в частности, на опыты с соединениями бора.

Ну в теории, можно будет построить трубопровод с таким давлением(хотя скорее с давлением ниже, когда создадут что-то с меньшим давлением для работы)

Думаю в случае утечки может произойти катастрофа.

Если правильно помню, такие давления достгаются с алмазными конусами, на образцах, с объёмом в лучшем случае — единицы кубических милиметров.
До трубопроводов очень далеко. Жидкий азот уже инженерно применим.
Явление сверхпроводимости обнаружил в 1911 году Хейке Камерлинг-Онесс, легендарный голландский физик, который пришел к этому открытию отнюдь не случайно.
Поскольку о сверхпроводимости ничего не было известно, то оно могло быть открыто только случайно. Но… условия для этого созрели, речь об экспериментальных технологиях, и главное человек занимался исследованиями в этом направлении. Поэтому вероятность ее открытия именно им была весьма высока, что он и сделал. Но также она была у других кто занимался подобными или близкими исследованиями. Это кажется какой-то придиркой, на самом деле это принципиальный момент. Все фундаментальные открытия, кот. были предтечами новых теорий, были произведены случайно в той или иной степени. Самый известный пример открытие радиоактивности, предтечи теорий микромира. Когда случайно фотопластина и соль урана были оставлены рядом это вызвало ее засветку на которую обратил внимание Беккерель. Если бы этой случайности не было сколько еще времени прошло до ее открытия? Хотя и он занимался близкой тематикой — изучением люминесценции. Но другое фундаментальное открытие было действительно неожиданным — факт отсутствия эфирного ветра в опытах Майкельсона-Морли. И следовавший из этого вывод о постоянстве ск. света. Что послужило одним из оснований разработки СТО Эйнштейном. Так проявляет себя реальность, когда необходимые условия созревают, открытия становится делом везения. Можно сказать это философский пункт, и видимо найдутся не согласные с ним. Иногда такие открытия производятся независимо несколькими исследователями, т.к. идея носится в воздухе. Ждем фундаментального открытия, кот. наконец решит проблему построения работающей теории кв. гравитации) кто тот везунчик, он уже родился? Интересно… а условия уже созрели? В умах и желаниях да) Хотя автором скорее всего будет бОльшая коллаборация.

А вот фундаментальные открытия другого рода делаются вовсе не случайно, а целенаправленно. Открытия связанные с предсказаниями теорий и законов. Классические примеры открытие нейтрино, античастиц, ЧД, и тд. Хотя доля везения и здесь присутствует. Не имею в виду рутину прикладных исследований. Впрочем открытие высокотемпературной сверхпроводимости была из разряда прикладных исследований, но за нее дали Нобелевку. Четких границ и критериев нет. Реальность играет с исследователями в прятки)

Спасибо за статью. С Наступающим!
Хорошая статья с множеством фактических данных. Но есть некоторые неточности:
1) «атомы захватывают часть электронов». Лучше сказать «рассеивают».
2) "… движение атомов в веществе прекращается". Движение атомов, например, при 100 К будет ощутимым. Лучше сказать, что электроны образуют единую субстанцию, потому что их волновые функции перекрываются.
3) В МРТ работают не сами сверхпроводники, а структуры на их основе — джозефсоновские переходы.
4) «При увеличении содержания кислорода до δ = 0,4». Может, «уменьшении»? Чем больше δ, тем меньше кислорода, как следует из химической формулы.
В настоящее время планируется обучить распознаванию этих зависимостей нейронную сеть и искать соединения, которые позволят довести до приемлемых величин давление, обеспечивающее высокотемпературную сверхпроводимость.

Вот где можно было бы применить AlphaFold.

У меня вопрос на счёт практической применимости всего этого. Вот допустим, откроют сверхпроводник, работающий при комнатном давлении и температуре. Человечество это вообще заметит? Я как-то сомневаюсь, что линии электропередач будет экономически целесообразно вместо медных делать из лантана с торием (да и охотники за металлом будут такое срезать и сматывать куда интенсивнее).
В итоге будет сверхпроводимость использоваться ровно там же, где и сейчас — в ряде научных и медицинских приборов, чуть снизив стоимость их эксплуатации (а жидкий азот не такой уж и дорогой, чтоб отсутствие трат на него серьёзно на что-то повлияло).

Ну вот примеры применения:


  1. Ёмкие и достаточно безопасные электрические батареи со 100% КПД и нулевым саморазрядом.
  2. Снижение энергопотребления вычислительной техники.
  3. Транспорт на магнитной подушке.
4. «последняя миля» — низковольные шины 220/380. есть СП, нет СП, а люди электричества меньше жрать вряд ли станут, особенно с учетом повальной электрификации кухни в 21 веке.

Неактуально, как мне кажется. Потери на нагрев проводов несущественны по сравнению с общим потреблением тока. Сверхпроводники могут быть оправданы только при увеличении потребления тока на порядок и больше.

от цены зависеть будет. опять же, например какой-нить кабель 4х2.5 намного удобнее в работе будет, чем 4х40 например

Зависит от задачи. Возможно, более экономически оправдано в таком случае будет повышение напряжения, а не тока, с использованием сверхпроводников в компактных и эффективных (почти 100% кпд) трансформаторах.

Вычислительная техника, силовые устройства, радиаторы/теплообменики, магнитные подвески/подшибники/опоры.
Что вот так, сразу вспоминается.
Уже сейчас вышел на испытания 500кВт-электродвигатель для авиации на высокотемпературных лентах второго поколения. Да, он требует охлаждения жидким азотом, но даже с системой охлаждения и запасом азота получается вдвое легче (по утверждениям изготовителей) обычного электромотора сопоставимой мощности.
Для внедрения сверхпроводимости в энергетику не обязательно выполнять так все ЛЭП. А вот генераторы и устройства на подстанциях — можно, и это даст очень значительный эффект.
охотники за металлами — штука специфичная для вполне конкретной страны, кмк. вдобавок, ну вот например в нью-йорке уже была (или есть?) сверхпроводящая линия на 34.5 кВ, 800А — такую топориком тюкнуть — скорее всего деятель так и останется догорать в противоположной стене.
Батареи в первую очередь. Представьте себе АЭС, которая заряжает блок размером в пару кислотных аккумуляторов, на которых потом 5 лет ездит автомобиль. А потом просто сдает его обратно на зарядку. Или телефон/ноутбук, аккумулятор которого меняется при сервисном обслуживании раз в пару лет, и после этого зарядки не требует. Или тупо переносной обогреватель без провода, который можно взять в поход, чтобы обогревать палатку.

Настолько ёмкие батареи на сверхпроводниках невозможны, т.к. сверхпроводники имеют пределы и по плотности тока, по магнитному полю, да и по прочности (сильные магнитные поля будут разрывать сверхпроводник). Да и если подумать: маленький брусок, который способен отдавать 100 Вт в течение 5 лет — это 15 ГДж, или почти 4 тонны в тротиловом эквиваленте. Стоит такой брусок подогреть, как сверхпроводимость резко прекратится, и произойдёт нефиговый такой взрыв.


Реальное применение сверхпроводников — это аккумуляторы со 100% кпд и неограниченным числом циклов заряда-разряда. У них не очень большая ёмкость по сравнению с литиевыми аккумуляторами, зато они способны очень быстро заряжаться-разряжаться, выдерживая токи в килоамперы. Применение: сгаживание нагрузки на электростанциях, экономия топлива/электричества в поездах (запас энергии при торможении).

При таком давлении в ядре Солнца, там может быть самый высокотемпературный проводник.

Про uspex вы написали просто от балды. Метод никак не связан с нейросетями, это по для поиска структур по заданным условиям. И работает оно скорее на базе эволюционного поиска, т.е. по сути умный перебор вариантов. Какая то нейросеть головного мозга ей богу

Нет, вы неправы, скоропалительны и невежливы в ваших выводах. USPEX — это эволюционный алгоритм, но подбором потенциальных соединений занимается нейронная сеть www.jinr.ru/posts/sozdatel-zapreshhennyh-soedinenij
Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.