సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీలో సూపర్ కండక్టివిటీ అప్లికేషన్

సూపర్ కండక్టివిటీని క్వాంటం దృగ్విషయం అని పిలుస్తారు, ఇది కొన్ని పదార్థాలు, వాటి ఉష్ణోగ్రత నిర్దిష్ట క్లిష్టమైన విలువకు తీసుకురాబడినప్పుడు, సున్నా విద్యుత్ నిరోధకతను ప్రదర్శించడం ప్రారంభిస్తుంది.

నేడు, శాస్త్రవేత్తలు ఇప్పటికే ఈ విధంగా ప్రవర్తించగల అనేక వందల మూలకాలు, మిశ్రమాలు మరియు సెరామిక్స్ గురించి తెలుసు. సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి వెళ్లిన కండక్టర్ పిలవబడేదాన్ని చూపించడం ప్రారంభిస్తుంది మీస్నర్ ప్రభావం, దాని వాల్యూమ్ నుండి అయస్కాంత క్షేత్రం పూర్తిగా బయటికి స్థానభ్రంశం చెందినప్పుడు, ఇది ఊహాత్మక ఆదర్శ పరిస్థితులలో సాధారణ ప్రసరణతో సంబంధం ఉన్న ప్రభావాల యొక్క శాస్త్రీయ వివరణకు విరుద్ధంగా ఉంటుంది, అంటే సున్నా నిరోధకత.

1986 నుండి 1993 వరకు, అనేక అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టర్లు కనుగొనబడ్డాయి, అనగా, ద్రవ హీలియం (4.2 K) మరిగే బిందువు వంటి తక్కువ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి వెళ్లేవి, కానీ మరిగే సమయంలో. ద్రవ నత్రజని పాయింట్ (77 K) - 18 రెట్లు ఎక్కువ, ఇది ప్రయోగశాల పరిస్థితులలో హీలియంతో పోలిస్తే చాలా సులభంగా మరియు చౌకగా సాధించవచ్చు.

ప్రాక్టికల్ అప్లికేషన్‌పై ఆసక్తి పెరిగింది సూపర్కండక్టివిటీ 1950లలో టైప్ II సూపర్ కండక్టర్లు వాటి అధిక కరెంట్ సాంద్రత మరియు అయస్కాంత ప్రేరణతో హోరిజోన్‌పై ప్రకాశవంతంగా వచ్చినప్పుడు ప్రారంభమయ్యాయి. అప్పుడు వారు మరింత ఆచరణాత్మక ప్రాముఖ్యతను పొందడం ప్రారంభించారు.

విద్యుదయస్కాంత ప్రేరణ నియమం చుట్టూ విద్యుత్ ప్రవాహం ఎల్లప్పుడూ ఉంటుందని చెబుతుంది అయిస్కాంత క్షేత్రం... మరియు సూపర్ కండక్టర్లు ప్రతిఘటన లేకుండా విద్యుత్తును నిర్వహిస్తాయి కాబట్టి, సరైన ఉష్ణోగ్రతల వద్ద అటువంటి పదార్ధాలను నిర్వహించడం సరిపోతుంది మరియు తద్వారా ఆదర్శ విద్యుదయస్కాంతాలను రూపొందించడానికి భాగాలను పొందడం సరిపోతుంది.

ఉదాహరణకు, మెడికల్ డయాగ్నస్టిక్స్‌లో, మాగ్నెటిక్ రెసొనెన్స్ ఇమేజింగ్ టెక్నాలజీ టోమోగ్రాఫ్‌లలో శక్తివంతమైన సూపర్ కండక్టింగ్ ఎలక్ట్రోమాగ్నెట్‌లను ఉపయోగించడం. అవి లేకుండా, వైద్యులు స్కాల్పెల్ వాడకాన్ని ఆశ్రయించకుండా మానవ శరీరం యొక్క అంతర్గత కణజాలాల యొక్క అటువంటి ఆకట్టుకునే అధిక-రిజల్యూషన్ చిత్రాలను పొందలేరు.

నియోబియం-టైటానియం మరియు నియోబియం-టిన్ ఇంటర్‌మెటాలిక్స్ వంటి సూపర్ కండక్టింగ్ మిశ్రమాలు గొప్ప ప్రాముఖ్యతను పొందాయి, దీని నుండి స్థిరమైన సన్నని సూపర్ కండక్టింగ్ ఫిలమెంట్స్ మరియు స్ట్రాండెడ్ వైర్‌లను పొందడం సాంకేతికంగా సులభం.

శాస్త్రవేత్తలు చాలా కాలం నుండి అధిక శీతలీకరణ సామర్థ్యంతో (ద్రవ హీలియం యొక్క ఉష్ణోగ్రత స్థాయిలో) లిక్విఫైయర్లు మరియు రిఫ్రిజిరేటర్లను సృష్టించారు, USSR లో తిరిగి సూపర్ కండక్టింగ్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధికి దోహదపడింది. అప్పుడు కూడా, 1980 లలో, పెద్ద విద్యుదయస్కాంత వ్యవస్థలు నిర్మించబడ్డాయి.

ప్రపంచంలోని మొట్టమొదటి ప్రయోగాత్మక సదుపాయం, T-7, ఫ్యూజన్ ప్రతిచర్యను ప్రారంభించే అవకాశాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి రూపొందించబడింది, ఇక్కడ టొరాయిడల్ అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని సృష్టించడానికి సూపర్ కండక్టింగ్ కాయిల్స్ అవసరం.పెద్ద కణ యాక్సిలరేటర్లలో, సూపర్ కండక్టింగ్ కాయిల్స్ ద్రవ హైడ్రోజన్ బబుల్ ఛాంబర్లలో కూడా ఉపయోగించబడతాయి.

టర్బైన్ జనరేటర్లు అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి మరియు సృష్టించబడ్డాయి (గత శతాబ్దం 80 లలో, సూపర్ కండక్టర్ల ఆధారంగా అల్ట్రా-శక్తివంతమైన టర్బైన్ జనరేటర్లు KGT-20 మరియు KGT-1000 సృష్టించబడ్డాయి), ఎలక్ట్రిక్ మోటార్లు, కేబుల్స్, మాగ్నెటిక్ సెపరేటర్లు, రవాణా వ్యవస్థలు మొదలైనవి.

ఫ్లోమీటర్‌లు, లెవెల్ గేజ్‌లు, బేరోమీటర్‌లు, థర్మామీటర్‌లు — సూపర్‌కండక్టర్‌లు ఈ ఖచ్చితత్వ సాధనాలన్నింటికీ గొప్పవి.సూపర్‌కండక్టర్‌ల యొక్క పారిశ్రామిక అనువర్తనంలో ప్రధాన ప్రధాన రంగాలు రెండుగా మిగిలి ఉన్నాయి: అయస్కాంత వ్యవస్థలు మరియు విద్యుత్ యంత్రాలు.

సూపర్ కండక్టర్ అయస్కాంత ప్రవాహాన్ని దాటదు కాబట్టి, ఈ రకమైన ఉత్పత్తి అయస్కాంత వికిరణాన్ని రక్షిస్తుంది. సూపర్ కండక్టర్ల యొక్క ఈ ఆస్తి ఖచ్చితమైన మైక్రోవేవ్ పరికరాలలో ఉపయోగించబడుతుంది, అలాగే శక్తివంతమైన విద్యుదయస్కాంత వికిరణం వంటి అణు విస్ఫోటనం యొక్క ప్రమాదకరమైన నష్టపరిచే కారకం నుండి రక్షించడానికి.

ఫలితంగా, పార్టికల్ యాక్సిలరేటర్లు మరియు ఫ్యూజన్ రియాక్టర్లు వంటి పరిశోధనా పరికరాలలో అయస్కాంతాల సృష్టికి తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టర్లు అనివార్యమైనవి.

జపాన్‌లో ఈరోజు చురుకుగా ఉపయోగించబడుతున్న మాగ్నెటిక్ లెవిటేషన్ రైళ్లు ఇప్పుడు గంటకు 600 కిమీ వేగంతో కదలగలవు మరియు వాటి సాధ్యత మరియు సామర్థ్యాన్ని చాలా కాలంగా నిరూపించాయి.

సూపర్ కండక్టర్లలో విద్యుత్ నిరోధకత లేకపోవడం వల్ల విద్యుత్ శక్తిని బదిలీ చేసే ప్రక్రియ మరింత పొదుపుగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, భూగర్భంలో వేయబడిన ఒక సూపర్ కండక్టింగ్ సన్నని కేబుల్ సూత్రప్రాయంగా శక్తిని ప్రసారం చేయగలదు, ఇది సాంప్రదాయ పద్ధతిలో ప్రసారం చేయడానికి మందపాటి వైర్ల కట్ట-ఒక గజిబిజిగా ఉండే లైన్-అవసరం.

ప్రస్తుతం, సిస్టమ్ ద్వారా నత్రజనిని నిరంతరం పంప్ చేయవలసిన అవసరానికి సంబంధించిన ఖర్చు మరియు నిర్వహణ సమస్యలు మాత్రమే సంబంధితంగా ఉన్నాయి. అయితే, 2008లో, అమెరికన్ సూపర్ కండక్టర్ న్యూయార్క్‌లో మొదటి వాణిజ్య సూపర్ కండక్టింగ్ ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్‌ను విజయవంతంగా ప్రారంభించింది.

అదనంగా, పారిశ్రామిక బ్యాటరీ సాంకేతికత ఉంది, ఇది నేడు నిరంతర ప్రసరణ కరెంట్ రూపంలో శక్తిని కూడగట్టడానికి మరియు నిల్వ చేయడానికి (కూడబెట్టడానికి) అనుమతిస్తుంది.

సెమీకండక్టర్లతో సూపర్ కండక్టర్లను కలపడం ద్వారా, శాస్త్రవేత్తలు కొత్త తరం కంప్యూటింగ్ టెక్నాలజీకి ప్రపంచాన్ని పరిచయం చేసే అల్ట్రాఫాస్ట్ క్వాంటం కంప్యూటర్లను సృష్టిస్తున్నారు.

అయస్కాంత క్షేత్రం యొక్క పరిమాణంపై సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితిలో ఉన్న పదార్ధం యొక్క పరివర్తన ఉష్ణోగ్రత యొక్క ఆధారపడటం యొక్క దృగ్విషయం నియంత్రిత రెసిస్టర్లు - క్రయోట్రాన్లు.

ప్రస్తుతానికి, అధిక-ఉష్ణోగ్రత సూపర్ కండక్టర్లను పొందడంలో పురోగతి పరంగా గణనీయమైన పురోగతి గురించి మనం మాట్లాడవచ్చు.

ఉదాహరణకు, మెటల్-సిరామిక్ కూర్పు YBa2Cu3Ox నైట్రోజన్ ద్రవీకరణ ఉష్ణోగ్రత కంటే ఎక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద సూపర్ కండక్టింగ్ స్థితికి వెళుతుంది!

అయినప్పటికీ, ఈ పరిష్కారాలలో ఎక్కువ భాగం పొందిన నమూనాలు పెళుసుగా మరియు అస్థిరంగా ఉండటం వలన; అందువల్ల, పైన పేర్కొన్న నియోబియం మిశ్రమాలు ఇప్పటికీ సాంకేతికతలో సంబంధితంగా ఉన్నాయి.

సూపర్ కండక్టర్లు ఫోటాన్ డిటెక్టర్లను సృష్టించడం సాధ్యం చేస్తాయి. వాటిలో కొన్ని ఆండ్రీవ్ ప్రతిబింబాన్ని ఉపయోగిస్తాయి, మరికొందరు జోసెఫ్సన్ ప్రభావం, క్రిటికల్ కరెంట్ ఉనికి యొక్క వాస్తవం మొదలైనవాటిని ఉపయోగిస్తారు.

ఇన్‌ఫ్రారెడ్ శ్రేణి నుండి సింగిల్ ఫోటాన్‌లను రికార్డ్ చేసే డిటెక్టర్‌లు నిర్మించబడ్డాయి, ఇవి ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మల్టిప్లైయర్‌లు మొదలైన ఇతర రికార్డింగ్ సూత్రాల ఆధారంగా డిటెక్టర్‌ల కంటే అనేక ప్రయోజనాలను చూపుతాయి.

సూపర్ కండక్టర్లలో వోర్టిసెస్ ఆధారంగా మెమరీ కణాలను సృష్టించవచ్చు. కొన్ని మాగ్నెటిక్ సోలిటాన్‌లు ఇప్పటికే ఇదే విధంగా ఉపయోగించబడ్డాయి. రెండు-డైమెన్షనల్ మరియు త్రీ-డైమెన్షనల్ మాగ్నెటిక్ సోలిటాన్‌లు ద్రవంలో ఉండే వోర్టీస్‌ల మాదిరిగానే ఉంటాయి, ఇక్కడ స్ట్రీమ్‌లైన్‌ల పాత్ర డొమైన్ అలైన్‌మెంట్ లైన్‌ల ద్వారా ఆడబడుతుంది.

స్క్విడ్‌లు సూక్ష్మ రింగ్-ఆధారిత సూపర్ కండక్టర్ పరికరాలు, ఇవి మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ మరియు ఎలక్ట్రిక్ వోల్టేజ్‌లో మార్పుల మధ్య సంబంధం ఆధారంగా పనిచేస్తాయి. ఇటువంటి సూక్ష్మ పరికరాలు భూమి యొక్క అయస్కాంత క్షేత్రాన్ని కొలవగల అత్యంత సున్నితమైన మాగ్నెటోమీటర్‌లలో పని చేస్తాయి, అలాగే స్కాన్ చేయబడిన అవయవాల యొక్క మాగ్నెటోగ్రామ్‌లను పొందేందుకు వైద్య పరికరాలలో పని చేస్తాయి.