Ανακάλυψαν κεραμικό υλικό που λειτουργεί ως υπεραγωγός σε θερμοκρασία 127 βαθμούς Κελσίου

Του Άγη Βερούτη

Πριν λίγες ημέρες, μια ομάδα επιστημόνων από το Quantum Energy Research Center στην Σεούλ της Νότιας Κορέας προ-δημοσίευσαν στον ιστότοπο arXiv δυο paper για τη δημιουργία ενός κεραμικού υλικού που (κατά τις δηλώσεις τους) συμπεριφέρεται ως υπεραγωγός σε θερμοκρασία ως 127 βαθμούς Κελσίου και σε ατμοσφαιρική πίεση.

Αν κάτι τέτοιο επιβεβαιωθεί από τρίτους ερευνητές επιστήμονες ως πραγματικότητα, οι επιπτώσεις στην τεχνολογική εξέλιξη θα είναι κοσμογονικές.

Το υλικό ονομάζεται LK-99 από τα αρχικά των επωνύμων των δυο κύριων ερευνητών, Lee & Kim, και τη χρονιά 1999 όταν ξεκίνησαν να ερευνούν το υλικό αυτό.

Οι εφαρμογές θα είναι αμέτρητες αν αποδειχτεί ότι η ανακάλυψη είναι αληθινή.
Το κύριο χαρακτηριστικό ενός υπεραγωγού είναι ότι δεν απαιτεί διαφορά δυναμικού για να μεταφέρει το ρεύμα, δηλαδή επιτρέπει την χωρίς αντίσταση και χωρίς απώλειες ροή του.

Αν επιβεβαιωθεί επιστημονικά η συμπεριφορά του LK-99, ως υπεραγώγιμου κεραμικού υλικού φτιαγμένο κυρίως από μόλυβδο, χαλκό, φώσφορο και οξυγόνο, σε θερμοκρασία περιβάλλοντος και ατμοσφαιρική πίεση, όπως υποστηρίζουν οι Νοτιοκορεάτες επιστήμονες που το ανακάλυψαν σε 2 paper στο arXiv την προηγούμενη εβδομάδα, τότε ξεκινάει μια καινούργια Τεχνολογική Εποχή.

Αντί να χαμηλώσουν τη θερμοκρασία του υλικού ή να αυξήσουν την πίεση του για να περιορίσουν την κινητικότητα των ατόμων και να μειώσουν την ηλεκτρική αντίσταση, αυτό το υλικό δημιουργεί κβαντικά πηγάδια (quantum wells) χάρη στην κρυσταλλική δομή του, ώστε να διακτινίζει ενα ηλεκτρόνιο από τη μια πλευρά του υπεραγωγού στην άλλη, με μηδενική ηλεκτρική αντίσταση από το κεραμικό υλικό.

Λόγω μια ατυχούς ανάλογης δημοσίευσης προ λίγων ετών από έναν Ινδό ερευνητή ο οποίος φαίνεται να αποδείχτηκε να είχε μαγειρέψει τα δεδομένα, το περιοδικό Nature που είναι το σημαντικότερο μέσο σημαντικών επιστημονικών ανακοινώσεων παγκοσμίως, αρνήθηκε το 2020 να κάνει την πρώτη δημοσίευση ώσπου να επιβεβαιωθούν τα χαρακτηριστικά του υλικού αυτού από ανεξάρτητες τρίτες πηγές και να δημοσιευτούν οι ανακαλύψεις σε άλλα μέσα.

Όμως, στις 6 Αυγούστου 2023, ερευνητές από το κινεζικό πανεπιστήμιο Huazhong University of Science and Technology (HUST) ανακοίνωσαν ότι κατάφεραν να επιβεβαιώσουν κάποιες από τις αντιμαγνητικές ιδιότητες του υλικού, οι οποίες είναι απαραίτητες για την υπεραγωγιμότητα του υλικού, αλλά όχι επαρκείς να αποδείξουν την υπεραγωγιμότητα. Άλλοι Κινέζοι ερευνητές επιβεβαίωσαν ότι το υλικό που παρασκεύασαν με τις οδηγίες των Κορεατών, έχει συμπεριφορά υπεραγωγού στους -160 βαθμούς Κελσίου, σημαντικά παραπάνω από τους -270 Κελσίου που έχουν αρκετοί άλλοι υπεραγωγοί, αλλά όχι ακόμη θερμοκρασία περιβάλλοντος.

Στο μεταξύ το Argonne National Laboratory του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ κάνει τις δικές του προσπάθειες για την αναπαραγωγή των αποτελεσμάτων που δηλώνονται στα δυο paper, και μοιάζει να αναμένουν ότι το υλικό έχει πράγματι αυτή τη συμπεριφορά που εξηγούν οι εφευρέτες του, ενώ δεν έχουν ακόμη καταφέρει να το παρασκευάσουν σύμφωνα με τις οδηγίες παρασκευής που δίνουν οι εφευρέτες.

Ο Andrew McCalip δείχνει σε ένα βίντεο των 5 δευτερολέπτων στο Τουίτερ ότι ένα μικρό δείγμα του υλικού που έχει αναπαράγει προχθές εμφανίζει το Meissner Effect δηλαδή την αντιμαγνητική συμπεριφορά του υλικού σε θερμοκρασία περιβάλλοντος και ατμοσφαιρική πίεση.

I'm going to try to get a video late tomorrow night that steps through some of the effects I was referring to in previous comments. Have to sneak in some social obligations, can't be all rock all the time.

In the meantime, here is a quick clip from my phone, shot through the…

— Andrew McCalip (@andrewmccalip) August 6, 2023

– Σκεφτείτε αντιδραστήρες σύντηξης στο μέγεθος ενός διαμερίσματος που θα παρέχουν ενέργεια για μια μικρή χώρα.Σκεφτείτε σχεδόν δωρεάν ενέργεια για όλους, χωρίς ούτε ένα γραμμάριο διοξειδίου του άνθρακα να ελευθερωθεί στην ατμόσφαιρα.
– Σκεφτείτε κβαντικούς υπολογιστές στο κινητό και στο ρολόι μας, και τεχνητή υπερνοημοσύνη στο λάπτοπ μας.
– Σκεφτείτε μπαταρίες ηλεκτρικών αυτοκινήτων που θα φορτίζουν σε λίγα Μιλισεκόντ και θα έχουν ελάχιστες απώλειες.
– Σκεφτείτε ηλεκτροκινητήρες σε μέγεθος ενός δυναμό αυτοκινήτου που θα έχουν ισχύ εκατοντάδες ή χιλιάδες ίππους.
– Σκεφτείτε τρένα μαγνητικής αιώρησης, με κινητήρες χωρίς κινούμενα μέρη και με ελάχιστη κατανάλωση ηλεκτρισμού, μόνο για την υπέρβαση της αντίστασης του αέρα.
– Σκεφτείτε ένα τεράστιο πλοίο εμπορευματοκιβωτίων με μηχανοστάσιο έναν αντιδραστήρα όσο ένα μικρό δωμάτιο, που θα καταναλώνει μερικά λίτρα νερό από τη θάλασσα για να διανύσει χιλιάδες ναυτικά μίλια.
– Σκεφτείτε ότι λύθηκε η Κλιματική Κρίση, και απελευθερωθήκαμε από τα ορυκτά καύσιμα ως καύσιμη ύλη για μετακίνηση και θέρμανση.

Ο αντιδραστήρας σύντηξης έχει στενή σχέση με την υπεραγωγιμότητα καθώς αυτή καθορίζει το ενεργειακό έξοδο συντήρησης της μαγνητικής φιάλης του. Οι σημερινές θερμοκρασίες υπεραγωγών κοντά στους -270 βαθμούς Κελσίου είναι πανάκριβες ενεργειακά. Αντιθέτως, ενεργειακά φτηνή υπεραγωγιμότητα σε θερμοκρασία περιβάλλοντος και ατμοσφαιρική πίεση (STP) δίνει πολύ ευκολότερα βιώσιμους αντιδραστήρες σύντηξης.

Οι κβαντικοί υπολογιστές που ψύχονται κοντά στους -270 βαθμούς Κελσίου είναι ΤΩΡΑ καλοί μόνο σε κάποια πράγματα διότι είναι ελάχιστοι και πανάκριβοι. Όταν αυτό θα πάψει να συμβαίνει, η δυνατότητα να έχουμε υπολογιστική ισχύ εκατομμύρια φορές παραπάνω από τους σημερινούς επεξεργαστές σε θερμοκρασία περιβάλλοντος και όχι 4 βαθμούς Κέλβιν (όπως σήμερα), τότε ίσως δώσει την ευκαιρία στις επόμενες γενιές να φτιάξουν ένα λειτουργικό σύστημα που θα μπορεί να εξυπηρετήσει περισσότερες λειτουργίες. Τα υπόλοιπα μπορεί να τα κάνει ένα προσομοιωτής απλού υπολογιστή που να τρέχει σε υπόβαθρο Quantum Computing.

Μπαταρίες. Η φόρτιση τους θέλει πολύ χρόνο γιατί υπάρχουν τεράστιες θερμικές απώλειες λόγω αντίστασης, και διότι δημιουργούνται δενδρίτες στο εσωτερικό ηλεκτρολύτη ανάμεσα στην άνοδο και την κάθοδο της μπαταρίας. Με δεδομένες τις πιθανές καινούργιες εφαρμογές, ΑΝ αποδειχθεί πραγματική αυτή η ανακάλυψη, μια μπαταρία που σήμερα χάνει το 33% του φορτίου της σε θερμικές απώλειες στους αγωγούς και τους ηλεκτροκινητήρες, θα έχει πλέον 1,5 φορά το διαθέσιμο φορτίο από πριν. Η κινητική ενέργεια ΕΠΙΣΤΡΕΦΕΙ στις μπαταρίες με το μαγνητικό “φρενάρισμα” όταν επιβραδύνει το όχημα χρησιμοποιώντας τους ηλεκτροκινητήρες ως γεννήτριες. Μόνο οι απώλειες από την ΤΡΙΒΗ ΜΕ ΤΗΝ ΑΤΜΟΣΦΑΙΡΑ χάνονται πραγματικά όταν ΔΕΝ υπάρχει ηλεκτρική αντίσταση.

Ένας ηλεκτροκινητήρας με ηλεκτρομαγνήτες από υπεραγώγιμες περιελίξεις δεν έχει θερμικές απώλειες ανεβάζοντας το συντελεστή απόδοσης στο θεωρητικό όριο. Επιτρέπει δε πολύ υψηλότερη πυκνότητα ισχύος αφού χωρίς θερμική απώλεια δεν κινδυνεύει να λιώσει η περιέλιξη λόγω θερμότητας σε υψηλή ισχύ.

Οι εφευρέτες αυτού του υλικού έχουν ήδη καταθέσει αιτήματα για παγκόσμιες πατέντες για το υλικό και τη διαδικασία παραγωγής του. Αν επιβεβαιωθεί η συμπεριφορά του LK-99, τότε εκείνοι θα λάβουν σίγουρα ένα ή πιθανότατα περισσότερα βραβεία Νόμπελ, και θα γίνουν από τους πλουσιότερους ανθρώπους στον κόσμο, παίρνοντας ένα απειροελάχιστο ποσοστό από τον τεράστιο πλούτο που θα δημιουργήσει η εφεύρεση τους για την ανθρωπότητα.

anazitiseis.gr