அறிவியல் மற்றும் தொழில்நுட்பத்தில் சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி பயன்பாடு

சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி ஒரு குவாண்டம் நிகழ்வு என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது சில பொருட்கள், அவற்றின் வெப்பநிலை ஒரு குறிப்பிட்ட முக்கியமான மதிப்புக்கு கொண்டு வரப்படும் போது, ​​பூஜ்ஜிய மின் எதிர்ப்பை வெளிப்படுத்தத் தொடங்கும்.

இன்று, விஞ்ஞானிகள் ஏற்கனவே இந்த வழியில் செயல்படும் திறன் கொண்ட பல நூறு கூறுகள், உலோகக்கலவைகள் மற்றும் மட்பாண்டங்களை அறிந்திருக்கிறார்கள். ஒரு சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலைக்குச் சென்ற ஒரு நடத்துனர் அழைக்கப்படுவதைக் காட்டத் தொடங்குகிறார் மெய்ஸ்னர் விளைவு, அதன் அளவிலிருந்து காந்தப்புலம் முற்றிலும் வெளிப்புறமாக இடம்பெயர்ந்தால், இது ஒரு அனுமான இலட்சியத்தின் நிலைமைகளின் கீழ் சாதாரண கடத்தலுடன் தொடர்புடைய விளைவுகளின் கிளாசிக்கல் விளக்கத்திற்கு முரணானது, அதாவது பூஜ்ஜிய எதிர்ப்பு.

1986 முதல் 1993 வரையிலான காலகட்டத்தில், பல உயர்-வெப்பநிலை சூப்பர் கண்டக்டர்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டன, அதாவது, திரவ ஹீலியத்தின் கொதிநிலை (4.2 K) போன்ற குறைந்த வெப்பநிலையில் அல்ல, ஆனால் கொதிநிலையில் ஒரு சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலைக்கு செல்கின்றன. திரவ நைட்ரஜனின் புள்ளி (77 கே) - 18 மடங்கு அதிகம், இது ஆய்வக நிலைகளில் ஹீலியத்தை விட மிகவும் எளிதாகவும் மலிவாகவும் அடைய முடியும்.

நடைமுறை பயன்பாட்டில் ஆர்வம் அதிகரித்தது சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி 1950 களில், டைப் II சூப்பர் கண்டக்டர்கள், அவற்றின் உயர் மின்னோட்ட அடர்த்தி மற்றும் காந்த தூண்டுதலுடன், அடிவானத்தில் பிரகாசமாக வந்தது. பின்னர் அவர்கள் மேலும் மேலும் நடைமுறை முக்கியத்துவத்தைப் பெறத் தொடங்கினர்.

மின்காந்த தூண்டல் விதியானது மின்சாரத்தை சுற்றி எப்போதும் இருக்கும் என்று சொல்கிறது காந்த புலம்சூப்பர் கண்டக்டர்கள் மின்னோட்டத்தை எதிர்ப்பின்றி நடத்துவதால், அத்தகைய பொருட்களை சரியான வெப்பநிலையில் பராமரிப்பது போதுமானது, இதனால் சிறந்த மின்காந்தங்களை உருவாக்குவதற்கான பாகங்களைப் பெறலாம்.

எடுத்துக்காட்டாக, மருத்துவக் கண்டறிதலில், காந்த அதிர்வு இமேஜிங் தொழில்நுட்பம் டோமோகிராஃப்களில் சக்திவாய்ந்த சூப்பர் கண்டக்டிங் மின்காந்தங்களைப் பயன்படுத்துவதை உள்ளடக்கியது. அவை இல்லாமல், ஸ்கால்பெல்லைப் பயன்படுத்தாமல், மனித உடலின் உட்புற திசுக்களின் இத்தகைய ஈர்க்கக்கூடிய உயர்-தெளிவு படங்களை மருத்துவர்கள் பெற முடியாது.

நியோபியம்-டைட்டானியம் மற்றும் நியோபியம்-டின் இன்டர்மெட்டாலிக்ஸ் போன்ற சூப்பர் கண்டக்டிங் உலோகக்கலவைகள் அதிக முக்கியத்துவம் பெற்றுள்ளன, இதிலிருந்து நிலையான மெல்லிய சூப்பர் கண்டக்டிங் இழைகள் மற்றும் ஸ்ட்ராண்டட் கம்பிகளைப் பெறுவது தொழில்நுட்ப ரீதியாக எளிதானது.

விஞ்ஞானிகள் நீண்ட காலமாக அதிக குளிரூட்டும் திறன் கொண்ட (திரவ ஹீலியத்தின் வெப்பநிலை மட்டத்தில்) திரவமாக்கிகள் மற்றும் குளிர்சாதன பெட்டிகளை உருவாக்கியுள்ளனர், அவர்கள் சோவியத் ஒன்றியத்தில் மீண்டும் சூப்பர் கண்டக்டிங் தொழில்நுட்பத்தின் வளர்ச்சிக்கு பங்களித்தனர். அப்போதும், 1980களில், பெரிய மின்காந்த அமைப்புகள் கட்டப்பட்டன.

உலகின் முதல் சோதனை வசதி, T-7 தொடங்கப்பட்டது, இது ஒரு இணைவு எதிர்வினையைத் தொடங்குவதற்கான சாத்தியக்கூறுகளைப் படிக்க வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது, அங்கு டொராய்டல் காந்தப்புலத்தை உருவாக்க சூப்பர் கண்டக்டிங் சுருள்கள் தேவைப்படுகின்றன.பெரிய துகள் முடுக்கிகளில், திரவ ஹைட்ரஜன் குமிழி அறைகளிலும் சூப்பர் கண்டக்டிங் சுருள்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.

விசையாழி ஜெனரேட்டர்கள் உருவாக்கப்பட்டு உருவாக்கப்பட்டன (கடந்த நூற்றாண்டின் 80 களில், அதிசக்தி வாய்ந்த விசையாழி ஜெனரேட்டர்கள் KGT-20 மற்றும் KGT-1000 ஆகியவை சூப்பர் கண்டக்டர்களின் அடிப்படையில் உருவாக்கப்பட்டன), மின்சார மோட்டார்கள், கேபிள்கள், காந்த பிரிப்பான்கள், போக்குவரத்து அமைப்புகள் போன்றவை.

ஃப்ளோமீட்டர்கள், லெவல் கேஜ்கள், காற்றழுத்தமானிகள், தெர்மாமீட்டர்கள் - சூப்பர் கண்டக்டர்கள் இந்த அனைத்து துல்லியமான கருவிகளுக்கும் சிறந்தவை. சூப்பர் கண்டக்டர்களின் தொழில்துறை பயன்பாட்டின் முக்கிய முக்கிய பகுதிகள் இரண்டே: காந்த அமைப்புகள் மற்றும் மின் இயந்திரங்கள்.

சூப்பர் கண்டக்டர் காந்தப் பாய்வைக் கடக்காது என்பதால், இந்த வகைப் பொருள் காந்தக் கதிர்வீச்சைக் காக்கிறது. சூப்பர் கண்டக்டர்களின் இந்த பண்பு துல்லியமான நுண்ணலை சாதனங்களில் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அதே போல் சக்திவாய்ந்த மின்காந்த கதிர்வீச்சு போன்ற அணு வெடிப்பின் ஆபத்தான சேதப்படுத்தும் காரணியிலிருந்து பாதுகாக்கவும்.

இதன் விளைவாக, துகள் முடுக்கிகள் மற்றும் இணைவு உலைகள் போன்ற ஆராய்ச்சி உபகரணங்களில் காந்தங்களை உருவாக்குவதற்கு குறைந்த வெப்பநிலை சூப்பர் கண்டக்டர்கள் இன்றியமையாததாக உள்ளது.

ஜப்பானில் இன்று தீவிரமாகப் பயன்படுத்தப்படும் மேக்னடிக் லெவிடேஷன் ரயில்கள், இப்போது மணிக்கு 600 கிமீ வேகத்தில் செல்ல முடியும் மற்றும் அவற்றின் சாத்தியக்கூறு மற்றும் செயல்திறனை நீண்ட காலமாக நிரூபித்துள்ளன.

சூப்பர் கண்டக்டர்களில் மின் எதிர்ப்பு இல்லாதது மின் ஆற்றலை மாற்றும் செயல்முறையை மிகவும் சிக்கனமாக்குகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, நிலத்தடியில் போடப்பட்ட ஒரு சூப்பர் கண்டக்டிங் மெல்லிய கேபிள், கொள்கையளவில் சக்தியை கடத்த முடியும், இது பாரம்பரிய முறையில் கடத்துவதற்கு ஒரு தடிமனான கம்பிகள்-ஒரு சிக்கலான கோடு தேவைப்படும்.

தற்போது, ​​கணினி மூலம் நைட்ரஜனை தொடர்ந்து பம்ப் செய்ய வேண்டிய தேவையுடன் தொடர்புடைய செலவு மற்றும் பராமரிப்பு சிக்கல்கள் மட்டுமே தொடர்புடையதாக உள்ளது. இருப்பினும், 2008 ஆம் ஆண்டில், அமெரிக்க சூப்பர் கண்டக்டர் நியூயார்க்கில் முதல் வணிக சூப்பர் கண்டக்டிங் டிரான்ஸ்மிஷன் லைனை வெற்றிகரமாக அறிமுகப்படுத்தியது.

கூடுதலாக, தொழில்துறை பேட்டரி தொழில்நுட்பம் உள்ளது, இது இன்று ஒரு தொடர்ச்சியான சுற்றும் மின்னோட்டத்தின் வடிவத்தில் ஆற்றலைக் குவிக்கவும் (குவிக்கவும்) அனுமதிக்கிறது.

சூப்பர் கண்டக்டர்களை குறைக்கடத்திகளுடன் இணைப்பதன் மூலம், விஞ்ஞானிகள் அல்ட்ராஃபாஸ்ட் குவாண்டம் கணினிகளை உருவாக்குகின்றனர், அவை புதிய தலைமுறை கணினி தொழில்நுட்பத்திற்கு உலகை அறிமுகப்படுத்துகின்றன.

காந்தப்புலத்தின் அளவு மீது ஒரு சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலையில் உள்ள ஒரு பொருளின் மாற்றம் வெப்பநிலையின் சார்பு நிகழ்வு கட்டுப்படுத்தப்பட்ட மின்தடையங்களின் அடிப்படையாகும் - கிரையோட்ரான்கள்.

இந்த நேரத்தில், நிச்சயமாக, உயர் வெப்பநிலை சூப்பர் கண்டக்டர்களைப் பெறுவதற்கான முன்னேற்றத்தின் அடிப்படையில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றத்தைப் பற்றி பேசலாம்.

எடுத்துக்காட்டாக, உலோக-பீங்கான் கலவை YBa2Cu3Ox நைட்ரஜனின் திரவமாக்கல் வெப்பநிலைக்கு மேல் வெப்பநிலையில் ஒரு சூப்பர் கண்டக்டிங் நிலைக்கு செல்கிறது!

இருப்பினும், இந்த தீர்வுகளில் பெரும்பாலானவை பெறப்பட்ட மாதிரிகள் உடையக்கூடியவை மற்றும் நிலையற்றவை என்பதன் காரணமாகும்; எனவே, மேற்கூறிய நியோபியம் உலோகக்கலவைகள் இன்னும் தொழில்நுட்பத்தில் பொருத்தமானவை.

சூப்பர் கண்டக்டர்கள் ஃபோட்டான் டிடெக்டர்களை உருவாக்குவதை சாத்தியமாக்குகின்றன. அவர்களில் சிலர் ஆண்ட்ரீவ் பிரதிபலிப்பைப் பயன்படுத்துகின்றனர், மற்றவர்கள் ஜோசப்சன் விளைவைப் பயன்படுத்துகின்றனர், ஒரு முக்கியமான மின்னோட்டம் இருப்பதைப் பயன்படுத்துகின்றனர்.

அகச்சிவப்பு வரம்பிலிருந்து ஒற்றை ஃபோட்டான்களைப் பதிவுசெய்யும் டிடெக்டர்கள் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன, இது ஒளிமின்னழுத்த பெருக்கிகள் போன்ற பிற பதிவுக் கொள்கைகளின் அடிப்படையில் கண்டறிதல்களைக் காட்டிலும் பல நன்மைகளைக் காட்டுகிறது.

சூப்பர் கண்டக்டர்களில் உள்ள சுழல்களின் அடிப்படையில் நினைவக செல்களை உருவாக்க முடியும். சில காந்த சொலிட்டான்கள் ஏற்கனவே இதே வழியில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. இரு பரிமாண மற்றும் முப்பரிமாண காந்த சொலிட்டான்கள் ஒரு திரவத்தில் உள்ள சுழல்களைப் போலவே இருக்கும், இதில் ஸ்ட்ரீம்லைன்களின் பங்கு டொமைன் சீரமைப்புக் கோடுகளால் செய்யப்படுகிறது.

ஸ்க்விட்கள் மினியேச்சர் வளைய அடிப்படையிலான சூப்பர் கண்டக்டர் சாதனங்கள் ஆகும், அவை காந்தப் பாய்வு மற்றும் மின்சார மின்னழுத்தத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்களுக்கு இடையிலான உறவின் அடிப்படையில் செயல்படுகின்றன. இத்தகைய நுண் சாதனங்கள் பூமியின் காந்தப்புலத்தை அளவிடும் திறன் கொண்ட அதிக உணர்திறன் காந்தமானிகளிலும், ஸ்கேன் செய்யப்பட்ட உறுப்புகளின் காந்த வரைபடங்களைப் பெறுவதற்கான மருத்துவ உபகரணங்களிலும் வேலை செய்கின்றன.