'Duitse onderzoekers claimen supergeleiding bij kamertemperatuur'

Een groep Duitse onderzoekers van de universiteit van Leipzig heeft een experiment beschreven waarbij supergeleidende effecten in grafiet lijken op te treden. De supergeleiding zou bovendien optreden bij kamertemperatuur.

Grafiet, niet te verwarren met grafeen dat al enige jaren voor technologische vernieuwing zorgt, werd al eerder supergeleidend gemaakt. Deze vorm van koolstof is dan ten eerste afhankelijk van een donormateriaal dat voor vrije elektronen zorgt en ten tweede dient het tot ver beneden het vriespunt gekoeld te worden. Calciumgrafiet bijvoorbeeld is supergeleidend tot 11,5 Kelvin.

De 'heilige graal' van supergeleiding, waarbij stroom zonder verlies getransporteerd kan worden, is echter supergeleiding bij hogere temperaturen, bij voorkeur kamertemperatuur of daarboven. Het onderzoeksteam van Pablo Esquinazi aan de universiteit van Leipzig denkt een methode te hebben ontwikkeld om grafiet supergeleidend te maken, ook bij kamertemperatuur. Zij baseerden hun experiment op de observatie dat pyrolitisch grafiet supergeleidende eigenschappen krijgt bij relatief hoge temperaturen tot 100 Kelvin. Hoge concentraties vrije elektronen rond contactpunten van kleine schilfers grafiet zouden daarvoor verantwoordelijk zijn.

Door water als elektronendonor aan grafietpoeder toe te voegen, hoopten de onderzoekers dat effect te kunnen reproduceren. De grafietschilfers van enkele honderden micrometer en een paar tiende nanometer dik werden in water opgelost, waarna het overtollige water werd verdampt. Het overgebleven grafiet bleek bij kamertemperatuur licht magnetisch te blijven na blootstelling aan een magneetveld. Dat zou ofwel ferromagnetisme in het sample aanduiden, of een indicatie voor supergeleiding vormen.

Vooralsnog hebben de onderzoekers echter nog geen sluitend bewijs voor supergeleiding kunnen produceren. Wanneer het grafietmateriaal tot pellets werd geperst, verdween het geobserveerde magnetisme en kon het elektrisch geleidend vermogen niet getest worden. Bovendien weerspreekt het feit dat het magnetisme intact blijft tot hoge temperaturen, boven de 500 Kelvin, de conventionele wijsheden rond supergeleiding. Meer onderzoek zal duidelijkheid moeten geven, wat na publicatie in Advanced Materials ongetwijfeld zal gebeuren.

Reacties (71)

[WhatsappHack]

Het is natuurlijk heel handig als dit daadwerkelijk zo is, en ook erg kostenbesparend. Tevens wellicht een oplossing voor het steeds groter wordende tekort aan Helium.

Echter, dit onderzoek is natuurlijk wel een beetje flut. Ze weten nog niets, kunnen niets zeggen en het lijkt er eigenlijk meer op dat het een ander effect is dan supergeleiding...

[johnkeates]

Het onderzoek levert inderdaad op zichzelf gewoon bar weinig op, maar zoals aan het einde beschreven staat zou het wel vervolgonderzoeken kunnen opleveren, die op hun beurt wel weer bruikbare resultaten kunnen opleveren.

Stel je voor, dat ze over 10 jaar zo ver zijn dat er echt bruikbare supergeleiders beschikbaar zijn op kamertemperatuur! Dat zou al heel wat verlies wegnemen in de huidige staat van energietransport.

Maar nu dan de vraag, is een supergeleider ook 'sneller'? We weten dat glasvezel snel is om dat licht snel is (ja, lichtsnelheid, duh), maar hoe veel sneller is het dan een elektron dat via een supergeleider van A naar B gaat?

[Aham brahmasmi]

Maar nu dan de vraag, is een supergeleider ook 'sneller'? We weten dat glasvezel snel is om dat licht snel is (ja, lichtsnelheid, duh), maar hoe veel sneller is het dan een elektron dat via een supergeleider van A naar B gaat?

Glasvezel is niet snel vanwege de lichtsnelheid. Glasvezel is snel omdat er veel signalen parallel door een heel dun vezeltje kunnen zonder interferentie. Een koperkabel heeft dikkere aders en dikke isolatie nodig, waardoor in een onderzeekabel gewoon minder aders passen en dus minder signalen verstuurd kunnen worden dan met glasvezels.

[Durandal]

Inderdaad, klassiek geval van het verwisselen van snelheid en bandbreedte, aangejaagd door de reclames van met name Kabel providers als UPC.

Dat je pagina en je film sneller binnen is komt door je grotere bandbreedte. Dat je wint met een FPS komt door je lagere latency, ofwel 'ping', ofwel snelheid van je pakketjes door het net.

Overigens haalt licht door glasvezel de lichtsnelheid niet omdat het door de kabel heen zig-zagt; het gaat niet in een rechte lijn.

[Aham brahmasmi]

Overigens haalt licht door glasvezel de lichtsnelheid niet omdat het door de kabel heen zig-zagt; het gaat niet in een rechte lijn.

Verder is de brekingsindex van glas ~1.5 dus zit je sowieso op slechts 2/3e van de lichtsnelheid in vacuüm.

[arjankoole]

We weten dat glasvezel snel is om dat licht snel is (ja, lichtsnelheid, duh), maar hoe veel sneller is het dan een elektron dat via een supergeleider van A naar B gaat?

Als het goed is is een supergeleider sneller dan glasvezel. Die lichtsnelheid waar jij naar refereert, is de snelheid van licht in een vacuum. ( ~ 300.000 km/s ). De lichtsnelheid in glasvezel licht dus ietsje lager dan dat, doordat het licht weerstand ondervind van het glas.

Bij supergeleiding is het principe juist dat er totaal geen ( 0 ) weerstand is, en de electronen vrij kunnen bewegen. Dat zou de snelheid van een electron door een supergeleider net zo groot maken als van licht door een vacuum: ~ 300.000 km/s.

[Verwijderd]

dat is natuurlijk onzin, elektronen hebben massa en er is dus een oneindige hoeveelheid energie nodig om ze de lichtsnelheid te laten bereiken.

Je moet elektriciteit niet zien als een lange lege tunnel waar deeltjes met hoge snelheid doorheen vliegen (zoals glasvezel), maar als een lopende band die helemaal vol staat met elektronen. Als je de schakelaar om zet begint de lopende band te draaien en worden elektronen aan de ene kant afgeleverd terwijl er aan de andere kant nieuwe elektronen op de band stappen. De elektronen zelf hoeven dus niet snel te bewegen, maar arriveren bijna direct omdat de tunnel al vol stond.

[Nas T]

Je kunt elektriciteit nog beter vergelijken met water: druk is volt, stroom is ampère. Het gedraagt zich grotendeels hetzelfde, ook wat weerstand betreft. Formules voor water en elektriciteit lijken ook op elkaar.

Volgens mij is er geen oneindige hoeveelheid energie nodig om elektronen de lichtsnelheid te laten bereiken, aangezien weerstand een/de beperkende factor is. Als je die kan weghalen, dan kun je de lichtsnelheid bereiken met deeltjes.

[Stoney3K]

Volgens mij is er geen oneindige hoeveelheid energie nodig om elektronen de lichtsnelheid te laten bereiken, aangezien weerstand een/de beperkende factor is. Als je die kan weghalen, dan kun je de lichtsnelheid bereiken met deeltjes.

Dat is dus niet waar: De speciale relativiteitstheorie schrijft voor dat deeltjes, naarmate ze de lichtsnelheid bereiken, oneindig veel energie nodig hebben om die lichtsnelheid uiteindelijk te bereiken. Hoe dichter je bij de lichtsnelheid komt, hoe meer energie je nodig gaat hebben om er te komen. 99,999% ga je dus misschien halen, maar 100% niet.

De enige reden waarom licht wél met de lichtsnelheid kan reizen is omdat fotonen (de deeltjes die EM-golven dragen) een rustmassa van nul hebben.

[Lantash]

Als fotonen een rustmassa hebben van 0.. Hoezo kunnen die dan niet sneller dan het licht?

[GamingZeUs]

Omdat licht hetgeen is je bereikt als je oneindig veel energie per massaeenheid hebt.

[Amanoo]

Dit is dus onzin. De formule die doorgaans wordt aangenomen voor kinetische energie (E=mv^2) klopt volgens de speciale relativiteitstheorie niet helemaal. De juiste formule voor de kinetische energie (zal ik niet noemen, is op wikipedia wel te vinden onder het artikel over Kinetische Energie) geeft bij het invullen van v=c (oftewel, voor de snelheid v van de puntmassa de lichtsnelheid in vacuum invoeren) geeft E=(m*c^2)/0. En zoals we in de brugklas leren: delen door 0 is flauwe kul. Delen van een groot getal door een zeer klein getal (dat bijna 0 is, of wiskundig gezegd, een limiet naar 0), geeft een hele grote uitkomst (of wiskundig gezegd, een uitkomst die een limiet vormt naar oneindig).
De grafiek laat zien dat als je qua snelheid dicht genoeg bij de snelheid van het licht in de buurt komt, je steeds een steeds sneller groeiende hoeveelheid energie nodig hebt per versnelling. Waar je dus eerst om 1m/s harder te gaan bijvoorbeeld 10 Joule nodig had, wordt dit al gauw, 100, later 1000, etc.

Kort gezegd: voor het versnellen van een massa tot de lichtsnelheid in vacuum is zelfs zonder wrijving al een oneindige energie nodig, en wrijving maakt het alleen nog maar erger. Alles wat massa heeft, heeft ook volgens de formule oneindige energie nodig om tot die snelheid te komen.

[Reactie gewijzigd door Amanoo op 22 juli 2024 17:54]

[rapidgorgon]

Een van de eigenschappen van een supergeleider is dat deze geen elektrische weerstand heeft. Zonder externe invloeden vloeit er dus een constante stroom (hoeveelheid lading per tijd), maar dit zegt niets over de snelheid waarmee de ladingsdragers bewegen. Elektronen zullen altijd een oneindige energie nodig hebben om de lichtsnelheid te bereiken daar ze een massa hebben.

[Aham brahmasmi]

Volgens mij is er geen oneindige hoeveelheid energie nodig om elektronen de lichtsnelheid te laten bereiken, aangezien weerstand een/de beperkende factor is. Als je die kan weghalen, dan kun je de lichtsnelheid bereiken met deeltjes.

Dat klopt niet. Elektrische weerstand is niet de beperking voor het bereiken van de lichtsnelheid. Het hebben van een rustmassa (wat elektronen wel hebben) is de beperking.
Waarschijnlijk is het het Higgs-veld hetgene wat ervoor zorgt dat deeltjes met rustmassa niet de lichtsnelheid kunnen halen zonder oneindig veel energie nodig te hebben. Fotonen hebben geen rustmassa dus die hebben deze beperking niet.

[Reactie gewijzigd door Aham brahmasmi op 22 juli 2024 17:54]

[CDL76]

Als je Binas pakt en je kijkt naar de formule voor de relativiteits theorie zie je meteen dat een electron nooit de lichtsnelheid kan behalen. Als dat wel gebeurd moet je delen door 0 en dat kan niet.

Er zal minder verlies van energie optreden, dus minder warmte ontwikkeling. En op de schaal van het elektriciteitsnet is de besparing enorm. Daar zit de winst in. Elektronen op lichtsnelheid is grote onzin! (volgens de huidige theorie).

Als het wel zo was was het al lang gepubliceerd. supergeleiding is niet zo heel vreemd. Wij hebben op het lab als standaardproef een supergeleider gemaakt, niks vreemds aan, deze werd supergeleidend bij -190 C. Dus konden we ook nog leuk mee spelen met wat vloeibaar stikstof, we hebben echter geen gekker verschijnsels gezien die op zouden treden bij sneller dan het licht reizen van materie.

[Jaco69]

Elektrische signalen kan je beter vergelijken met golven in water.
De golven gaan met de lichtsnelheid maar de elektronen zelf (het water) blijven stationair trillen.

Signalen door een supergeleidend medium zullen daarom niet sneller gaan als door een vacuüm.

[Reactie gewijzigd door Jaco69 op 22 juli 2024 17:54]

[Ravek]

Wat een onzin, elektronen krijgen niet magisch oneindig veel energie in een supergeleider, wat wel nodig zou zijn voor het bereiken van de lichtsnelheid. Bovendien is de bewegingssnelheid van elektronen niet relevant voor de voorplantingssnelheid van de signalen, dus de vraag van johnkeates is, hoewel begrijpelijk van een leek, niet echt zinnig.

Normaliter gaan elektronen in geleiders, gemiddeld over langere tijd, in de orde van micrometers per seconde. Leuk leesvoer: http://en.wikipedia.org/wiki/Drift_velocity

[Reactie gewijzigd door Ravek op 22 juli 2024 17:54]

[Verwijderd]

hoeft zon electron niet alleen razend snel zijn buurman aan te tikken? Kan ie zelf blijven staan. Als je een slang met water vult duwt de laatste ook de eerste eruit.

*geen flauw idee of dit ook maar enige gelijkenis heeft met de werkelijkheid.

[Bartjezz]

Simpel uitgelegd klopt het. Elektronen springen van de ene atoom naar de andere. Als ik bij de eerste atoom een elektron erin jaag dan springt aan de andere kant van de atoom een elektron los die weer aan de volgende atoom hecht, daar springt weer een elektron weg en die hecht zich aan de volgende atoom enz, enz, enz.... Aan het einde van de rij springt er een elektron uit die jij voelt als spanning.
Omdat elektronen maar 1x in de zoveel tijd van plaats wisselen verplaats een elektron fysiek zich maar met een hele lage snelheid. Omdat de reactie van al die elektronen zo gigantisch snel is omdat een atoom "altijd" een vast aantal elektronen, neutronen en protonen moet bezitten corrigeerd die zichzelf zo snel mogelijk. De snelheid waarmee atomen zich dus corrigeren (in een rij) is dus zo'n 300.000km/s.

[pe1pme]

Uitstekend verwoord Bartjezz, vergelijk het met dat speeltje waarbij 5 stalen kogels aan een touwtje hangen. Als je de eerste een stukje terugtrekt en loslaat zodat het tegen de volgende slaat, zal de eerste, nagenoeg, gelijk stilstaan en de laatste zal uitslaan enzovoorts. Zelfs met het blote oog is waar te nemen dat er een kleine vertraging inzit. Uiteindelijk zal deze slingering uitsterven. Deze vertraging en uitsterving komt omdat een klein gedeelte van de energie wordt opgenomen door de rest van de stalen kogels en in zeer kleine mate door de lucht weerstand. (ook als je dit in vacuum zou plaatsen, stopt het er na verloop van tijd nog mee). Dit energieverlies uit zich in het opwarmen van de kogels (je weerstand)
Het zelfde geldt voor je geleider: stop je aan de ene kant er een electron er in, dan zal er aan de andere kant er een elektron uitkomen (en das dus NIET dezelfde als die je er in stopt!) Alleen zal deze, net als de achterste stalen kogel iets vertraagd zijn, doordat ieder atoom het volgende atoom zal moeten "dwingen" om een elektron af te staan.

Stop je er dus 1 elektron in, komt er 1 elektron uit en zal het eerste elektron blijven staan waardat hij stond (de eerste kogel). De elektron zelf verplaats zich relatief langzaam, of schuift zelfs maar een plek op, het feit dat aan het andere eind er een elektron uitkomt, dat gaat met bijna de licht snelheid. Vacuum heeft daar totaal geen invloed op en heeft er zelfs niets mee te maken. Het zit, in dit geval, in koper.

Ook supergeleiding heeft niets met de snelheid van doen. Het enige wat supergeleiding doet is de invloed met de omgeving van het elektron verminderen dan wel weghalen. De weerstand opheffen. Waarbij de kogels na een tijdje slingeren stoppen vanwege de opname van de energie in de kogels (vanwege de elastisiteit van het staal bijvoorbeeld), zal bij supergeleiding deze opname van energie niet meer gebeuren.


edit: interpunktie

[Reactie gewijzigd door pe1pme op 22 juli 2024 17:54]

[Verwijderd]

Indien supergeleiding bij kamertemperatuur mogelijk zou zijn, zou zo'n stroomkabel bruikbaar (lees: nuttig t.o.v. huidige technieken) zijn voor het internet? Dus bijv. een elektron 'erdoor duwen' bij een 1 en niet drukken bij een 0?

[Aham brahmasmi]

Indien supergeleiding bij kamertemperatuur mogelijk zou zijn, zou zo'n stroomkabel bruikbaar (lees: nuttig t.o.v. huidige technieken) zijn voor het internet? Dus bijv. een elektron 'erdoor duwen' bij een 1 en niet drukken bij een 0?

Signaalkabels gebruiken weinig energie en sowieso is glasvezel sneller. Supergeleiders zijn interessanter voor energieoverdracht.

[FreezeXJ]

Maar als je een uurtje blijft doorspoelen zal ook die 'eerste' er een keer uitkomen, gemiddeld met de gemiddelde stroomsnelheid door de slang stromend. Overigens gaan electronen wel degelijk met (bijna) de lichtsnelheid door je kabels, zo lang je op DC vertrouwt. Bij AC gaan ze heen en weer, en bewegen ze inderdaad niet gek ver, maar toch snel genoeg.

[AugmentoR]

Praktijkvoorbeeld werkelijke stroomsnelheid van een elektron (drift velocity) sta je toch van te kijken:
Een stroom van I=3Ampere, in een 1mm diameter koper kabel komt uit op ongeveer 1 meter per uur!

[CDL76]

Als je erover nadenkt zit een electron ook niet in het luchtledige, hij krijgt energie, komt in een aangeslagen toestand, wil deze energie kwijt en doet dat door de energie over te dragen aan de buurman.

Bij lage temperatuur voornamelijk in 1 richting (de richting die de gebruiker wil), dit heeft te maken met de 1e brillouin zone. Naarmate de temperatuur toeneemt ontstaat er ook meer weerstand, dit heeft dan weer te maken met het umklapp effect.

De snelheid van een electron afleiden uit de snelheid van je pc is wel heel idioot. Als je het niet snapt kan je je beter inlezen dan zulke onzin verspreiden, of het gewoon toegeven en vragen om uitleg.

[k.franken]

Een elektron dat met bijna de lichtsnelheid reist?!?! Dat is echt tegenstrijdig met een onderwerp over o.a. energiezuinigheid! Er is namelijk voor één elektron al ongeveer 41 terajoule nodig om die snelheid te bereiken! Dat is dus niet bepaalt energiezuinig...

[FreezeXJ]

Hoe kun je met een exact getal komen als 'bijna de lichtsnelheid' ongeveer zo exact gedefinieerd is als energiezuinig? Om 99% van de lichtsnelheid te halen is (voor een electron) niet gek veel energie nodig, hoe meer 9s je er aan toe wilt voegen, hoe gekker het uiteraard wordt.

[Aham brahmasmi]

Om 99% van de lichtsnelheid te halen is (voor een electron) niet gek veel energie nodig, hoe meer 9s je er aan toe wilt voegen, hoe gekker het uiteraard wordt.

Belangrijker nog: 100% van de lichtsnelheid haal je nooit omdat er oneindig veel energie voor nodig is.

[k.franken]

Tuurlijk kan je dat wel exact berekenen. Een elektron is een deeltje met een massa, die bekend is. En als een massa een bepaalde snelheid heeft hoort daar ook een kinetische energie bij (Ek= 1/2 * m * v^2). Dit is de energie die in het elektron is gestopt om tot deze snelheid te komen. Al heb je wel helemaal gelijk dat dat niet gek veel energie is, voor zo'n gigantisch grote snelheid!

[CDL76]

Je moet in je berekening wel rekening houden met de toename van massa door de snelheid. Deze wordt ook gegeven door een formule van Einstein. Het houd in dat de relatieve massa van een object toeneemt naarmate zijn snelheid toeneemt (op voorwaarde dat de massa in rust ongelijk is aan 0).

[_Thanatos_]

Supergeleiding is volgens mij niet sneller. Elektriciteit "vloeit" met een constante snelheid door een medium. Wisselspanning vloeit helemaal niet, maar gaat gewoon heen en weer, als je het zo wil zien. Hoe dan ook is electriciteit geen fysieke materie die aan het bewegen is, maar wel electronen (wat wel fysiek is, maar het zijn ook elementaire deeltjes). Maargoed, ik ben geen wetenschapper op dit gebied Wie corrigeert me/vult me aan?

Supergeleiding zorgt vooral voor 0,0 warmteontwikkeling, en daarmee voor 0,0 verlies van energie. En het zorgt daarmee dat de geleiding "perfect" is. Denk aan super-electromagneten zoals in MRI-scanners. De vloeibare helium daarvoor zal nu niet meer nodig zijn. Je kunt ook denken aan hoogspanningskabels die niet meer zo dik hoeven te zijn, en geen verlies opleveren... Heck, dat hoeft dan dus geen hoogspanning meer te zijn: geen trafo-huizen meer nodig, en daar zit ook een hoop verlies.

[Reactie gewijzigd door _Thanatos_ op 22 juli 2024 17:54]

[CDL76]

Vloeibaar helium is nog lange tijd nodig. Hoge temperatuurs supergeleiders zijn alle lange tijd beschikbaar. Niet op kamertemperatuur, maar wel op temperaturen boven die van vloeibaar stikstof.

Het grote probleem is dat het heel moeilijk is om de materialen te verwerken. 1 van de bekendste is YBa2Cu3O7, dit is een goedkoop materiaal, makkelijk te maken, maar alleen als poeder, wat dan samen te persen is, maar dus nutteloos voor MRI, laat staan voor de vervanging van hoogspanningskabels.

Als het echt is is het wel een grote stap vooruit, sowieso de gedane metingen zijn een stap in de goede richting, op dit gebied is er nog veel te leren, helaas is het allemaal fundamenteel en dus geen geld ervoor. Nu hopen dat als het waar is dat dit materiaal zich ook makkelijk laat verwerken met behoud van eigenschappen.

[Justin013]

Supergeleiding wil zeggen dat de weerstand NUL is, en dat je daarom een oneindig hoge stroom zou kunnen geleiden over een supergeleider, bij welke spanning dan ook. Met de wet van Ohm valt dan weinig meer te berekenen, simpelweg omdat er geen weerstand is en de stroom oneindig hoog is.

[wpoely86]

Je kunt geen oneindige hoge stromen krijgen. Supergeleiders verliezen hun supergeleidende eigenschappen boven een kritische waarde van het omringende magneetveld. En stromen produceren een magneetveld.

[Kevinp]

Maar mogelijk kan je wel over grotere afstanden transporteren.

Als je bv zonneenergie van Rusland (oost rusland) naar nederland kan transporteren. En wind energie weer terug dan ben je veel minder afhankelijk van het weer.

Je kan als je energie tegen bijna 0 (of helemaal 0 ) verlies kan transporteren ook op kleine schaal natuurlijk al veel winnen binnen Nederland.

Ook kan ik me voorstellen dat je meer energie op een plek kan krijgen, waardoor bv iets als een warp field mogelijk wordt gemaakt.

[Stoney3K]

Ook kan ik me voorstellen dat je meer energie op een plek kan krijgen, waardoor bv iets als een warp field mogelijk wordt gemaakt.

Op korte termijn is het veel nuttiger in toepassingen die we nu al gebruiken, van MRI-machines tot maglev-treinen.

En op de wat minder korte termijn is dit vooral handig in onderzoek naar deeltjesversnellers en kernfusie. Als je zonder veel hulpapparatuur zo'n enorm magneetveld kan maken wat niks meer nodig heeft om zichzelf in stand te houden, dan komen fusie-reactoren van het formaat transformatorhuisje (~100MW) of onder de motorkap van je auto (~500kW) binnen bereik.

Op de langere termijn kun je er inderdaad over denken om grotere hoeveelheden energie op een kleine plek te concentreren en te onderzoeken welk effect dat heeft op andere elementaire krachten. In het bijzonder zwaartekracht: Mochten we het voor elkaar krijgen om een magneetveld te maken dat zó sterk is dat er een zwaartekrachtveld wordt opgewekt, dan kun je gaan kijken naar baanbrekende techniek zoals een aandrijving van Alcubièrre (of in normaal Engels, een warp drive).

[Fiander]

500KW onder je moterkap?
Ik heb geen echt geen idee wat jij van plan bent, maar iets zegt me dat je echt een absurde auto krijgt dan.

Ik bedoel: de Tesla roadster heeft rond de 200KW aan vermogen.

[Stoney3K]

Ik denk niet eerder dan over 100 jaar. Fusiereactors zijn nu nog zo ingewikkeld dat ze nét break-even kunnen draaien. En onder je motorkap? De grootte van de tokamak bepaalt toch het rendement? (dat pas vanaf een bepaalde grootte boven de 100% komt?)

Je gaat er even vanuit dat fusie alléén met een tokamak zou kunnen. Bovendien bepaalt de energiedichtheid van zo'n ding vooral het formaat, en die kunnen we op dit moment niet groter maken omdat we geen sterkere magneten kunnen bouwen. Met supergeleiders op kamertemperatuur zou je dat wel kunnen, en kun je dus meer vermogen in een kleiner volume proppen.

500KW onder je moterkap?
Ik heb geen echt geen idee wat jij van plan bent, maar iets zegt me dat je echt een absurde auto krijgt dan.

Ik bedoel: de Tesla roadster heeft rond de 200KW aan vermogen.

Motoren worden ook nog eens efficiïenter als je supergeleiders gebruikt. Waar je nu 200kW nodig zou hebben (op één elektromotor, wat sowieso al gruwelijk nutteloos is) komje straks met minder vermogen al toe. 500kW is misschien een voorbeeld, maar ik heb nergens gezegd dat auto's in de toekomst nog op wielen, over asfalt hoeven te gaan.

Met andere woorden: De beschikbare hoeveelheid energie per inwoner op aarde wordt dan al een stuk groter dan dat we nu hebben, en dat is de sleutel tot een hele hoop goede dingen.

De uitvinding van supergeleiders op kamertemperatuur, als het echt zover is, zou nog wel eens zo belangrijk kunnen zijn als de uitvinding van de stoommachine door James Watt.

[harrydg]

500kW (de k is klein trouwens) is niet zoooooo heel gek. dat is "maar" 680pk. er zijn enkele supersportautos die dat hebben. De veyron heeft er zelfs 1001pk oftewel 730kW.
Voor de geinteresseerde lezer: 1pk=735,5W

[_Thanatos_]

Op korte termijn is het veel nuttiger in toepassingen die we nu al gebruiken, van MRI-machines tot maglev-treinen.

"We" als in de mensheid, want ik heb nog geen maglevs in Nederland gezien

dan komen fusie-reactoren van het formaat transformatorhuisje (~100MW) of onder de motorkap van je auto (~500kW) binnen bereik

Ik denk niet eerder dan over 100 jaar. Fusiereactors zijn nu nog zo ingewikkeld dat ze nét break-even kunnen draaien. En onder je motorkap? De grootte van de tokamak bepaalt toch het rendement? (dat pas vanaf een bepaalde grootte boven de 100% komt?)

[Reactie gewijzigd door _Thanatos_ op 22 juli 2024 17:54]

[Keypunchie]

Echter, dit onderzoek is natuurlijk wel een beetje flut. Ze weten nog niets, kunnen niets zeggen en het lijkt er eigenlijk meer op dat het een ander effect is dan supergeleiding...

Jaja, en in welke vakgebieden ben jij gepromoveerd?

Al het meest interessante onderzoek is van deze aard: als je al wist welke resultaten je ging krijgen, wat ze betekenen en hoe het werkt, zou je geen onderzoek hoeven te doen.

Juist dit soort bizarre resultaten, die je NIET snapt en die je NIET kunt verklaren zijn als wetenschapper de krenten in de pap.

Het klopt dat 9 van de 10 keer (of misschien zelfs 99 van de 100) blijkt dat je effect door iets dat je domweg over het hoofd had gezien werd verklaard (bijvoorbeeld dat onderzoek waarbij de Italiaanse onderzoekers neutrino's waarnamen voordat ze eigenlijk zouden mogen arriveren), maar juist die keer dat het niet zo is, is de keer dat je echt iets leuks en nieuws hebt.

Dit soort onderzoek is fascinerend. Laat ze vooral doormodderen en wie weet zien we over 10 jaar de resultaten.

[Verwijderd]

Bizarre resultaten opzichzelf zijn meestal geen publicatie waard... Pas wanneer je ze ook kunt verklaren worden ze interessant.

Het lijkt er hier ook heel erg op dat ze lekker de pers willen halen... Als het écht een goede indicatie was voor mogelijke supergeleiding bij kamertemperatuur, dan was het zonder enige twijfel in Science of Nature geplaatst.

[SierraPapa]

Bizarre resultaten zijn echt wel interessant! Ze wijzen er op dat je theorie niet compleet is en er meer aan de hand is. Zo is er vrij recent nog een Nobelprijs naar de bizarre resultaten van het vinden van de expansie van het heelal gegaan. Een goede, fysische verklaring voor donkere energie is er echt nog niet.

[wpoely86]

Het is natuurlijk heel handig als dit daadwerkelijk zo is, en ook erg kostenbesparend. Tevens wellicht een oplossing voor het steeds groter wordende tekort aan Helium.

Nog niet noodzakelijk. Een van de problemen met hoge temperatuur supergeleiders is dat het vrij broze materialen zijn die niet makkelijk tot draden etc kunnen worden omgevormd. Het grootste deel van de toepassingen van supergeleiding maakt nog steeds gebruik van lage temperatuur supergeleiders.

[Verwijderd]

zonder sluitend bewijs een claim neerleggen, gebaseerd op wat: denken dat het zo is?

[Verwijderd]

Als dit echt zo is, zou dit een revolutie kunnen betekenen. Je kunt energie transporteren over de hele wereld, zonder dat er verlies op treed. Groene energie op mondiale schaal is dan gelijk een stuk haalbaarder, omdat het altijd wel ergens waait en de zon ook altijd wel ergens schijnt. Dat is dé uitdaging wat betreft het loslaten van de fossiele brandstoffen.
Ben alleen bang dat dit niet de heilige graal zal zijn die we zoeken, maar iedere stap dichterbij is natuurlijk erg mooi!

[JP1980]

Dat klinkt mooi maar je zit met een ander groot probleem en dat is globale stabiliteit. Politieke stabiliteit bedoel ik daarmee. Het liefst zou ik energieproductie zoveel mogelijk decentraliseren. Daarmee kunnen landen niet meer hun macht misbruiken en hoeven landen geen militaire operaties meer uit te voeren om hun energiebelangen veilig te stellen.

[84hannes]

Als de zon schrijnt in Venezuela schijnt hij ook in Canada, dus het monopolie van een land op zonneenergie is redelijk makkelijk te voorkomen als je een werelddekkend grid hebt. Wat ik me afvraag is of een heel dun draadje een onbeperkte stroom kan transporteren als hij supergeleidend is. Een normaal draadje wordt heet bij hoge temperaturen, waardoor verliezen optreden en het draadje door zal branden. Hoewel een supergeleider dit effect niet zou moeten kennen verwacht ik niet dat je een draadje daarmee superdun kunt maken, maar dat is intuïtief redeneren.

[Verwijderd]

superdun gaat niet werken vanwege het skineffect bij hoge spanningen, maar on theorie zou het dus met een dunwandige holle geleider mogelijk moeten zijn, echter dit zou ook betekenen dat alles in de keten supergeleidend zou moeten zijn en blijven, als er op 1 punt in de kring weerstand zou ontstaan is het gelijk over ... de grootste winst is nog te behalen bij de hoogspanningstransformatoren. Als ze die spoelen supergeleidend zouden kunnen maken scheelt dat gigantisch op jaarbasis ...

[Stoney3K]

superdun gaat niet werken vanwege het skineffect bij hoge spanningen, maar on theorie zou het dus met een dunwandige holle geleider mogelijk moeten zijn, echter dit zou ook betekenen dat alles in de keten supergeleidend zou moeten zijn en blijven, als er op 1 punt in de kring weerstand zou ontstaan is het gelijk over ... de grootste winst is nog te behalen bij de hoogspanningstransformatoren. Als ze die spoelen supergeleidend zouden kunnen maken scheelt dat gigantisch op jaarbasis ...

Skineffect treedt niet op bij hoge spanningen, wel bij hoge frequenties .... bij hoge spanningen krijg je meer het risico op doorslag.

De rest van de keten waar die supergeleider aan vast zit moet zodanig gebouwd zijn dat ie de stroomdichtheden van zo'n ding aan moet kunnen. En dat kunnen soms wel eens flinke brokken aan koper zijn.

Als je een kilo-ampère door een stukje koperkabel van een mm dik probeert te sturen krijg je namelijk leuk vuurwerk... dat is ook één van de grootste risico's met supergeleiders: Als er ergens iets beschadigt waardoor er op die plek geen supergeleiding meer is, dan concentreert alle energie zich gelijk op die plek. Met soms catastrofale situaties als gevolg:

http://www.youtube.com/wa...7KsfosV-o&feature=related

[Verwijderd]

Het energieverlies in transformatoren kan op een veel simpelere manier tot een minimum beperkt worden. Simpelweg de massieve metalen core van de trafo vervangen door een opgewikkeld superdun metalen filament. De wervelstromen die de inefficiency veroorzaken worden aan de rand van het filament gebroken en daarmee word energieverlies beperkt.

Dit soort transformatoren bestaat al jaren en ze zijn enorm succesvol. Ze zijn wel wat duurder om te maken (maar zeker veel goedkoper dan een supergeleider) echter dat verdien je in no time terug door hogere efficiency.

[Standeman]

Dat niet alleen, bedenk proc met een tdp van 0 wat.... geen koeling meer nodig in datacenters. Dit is na kernfusie op kamertemperatuur een heilige graal van de wetenschap (samen met de theory of everything)

[FreezeXJ]

Helaasch, zodra je stroom iets nuttigs laat doen ga je energie verliezen, anders heb je een perpetuum mobile te pakken. Het gaat hier alleen om transport, niet om het effectief schakelen van logische gates, wat hoe dan ook energie kost. Weinig, maar genoeg om je verbruik boven 0 te houden.

[Stoney3K]

Helaasch, zodra je stroom iets nuttigs laat doen ga je energie verliezen, anders heb je een perpetuum mobile te pakken. Het gaat hier alleen om transport, niet om het effectief schakelen van logische gates, wat hoe dan ook energie kost. Weinig, maar genoeg om je verbruik boven 0 te houden.

Logische gates zijn feitelijk niks anders dan heen en weer schakelen van transportroutes die stroompjes (data) vervoeren.

Het enige wat ook in onze huidige techniek (CMOS) energie kost, is het verstoken van energie in de transistor omdat de schakeltijd beperkt is. En die schakeltijd is weer beperkt omdat de hele schakeling een eindige weerstand heeft en er (intern) condensatoren moeten worden opgeladen en ontladen.

Maak je de weerstand van die verbindingen nul, dan is de laad- en ontlaadtijd ook feitelijk naar 0 gereduceerd, en dus ook de overgangstijd van "1" naar "0" in een logische gate, of omgekeerd.

Met andere woorden: Een chip die alleen uit supergeleiders is opgebouwd, heeft feitelijk een TDP van 0, en een kloksnelheid die onbeperkt is.

Waar ik vooral naar benieuwd ben is het toepassen van dit soort supergeleiders in de windingen van (elektro)motoren en in supergeleidende opslagcellen voor elektriciteit.

Krijgen ze dát voor elkaar, dan kunnen we eindelijk die paar duizend kilometer met onze elektrische auto's rijden.

[MSalters]

Nee, zo simpel werkt het niet. CMOS vereist halfgeleiders, en zoals de naam al suggereert zijn supergeleiders geen halfgeleiders. Een halfgeleider is te schakelen omdat je'm kunt veranderen van een geleider in een niet-geleider. Dat kost fundamenteel energie.

[Standeman]

Volgens mij kost het daadwerkelijk schakelen van de transistors nog wel het minste. Zeker t.o.v. van de weerstand die het ondervind. Misschien geen 0 watt tdp.. maar dan 1 watt tdp (wat imo al veel zal zijn).. Scheelt gewoon extreem veel.

[Sissors]

Ga er maar vanuit dat 80% of meer van je TDP veroorzaakt wordt door het schakelen van transistoren. Veruit het merendeel is simpelweg het opladen en ontladen van de capaciteiten van transistoren. Dit is vooral bij low-power processen het geval, bij general-purpose processen wordt snel meer door lekstroom verstookt, maar ook dat wordt niet minder met supergeleiding.

Stoneys verhaal klopt dan ook niet. Zelfs als je je halfgeleiders zou schakelen tussen normaal en supergeleidend (je hebt er immers weinig aan wanneer je schakelaars constant supergeleidend zijn), dan nog heb je een bijzonder significant gedeelte van je energieverbruik: lekstromen en opladen van capaciteiten.

[Stoney3K]

Stoneys verhaal klopt dan ook niet. Zelfs als je je halfgeleiders zou schakelen tussen normaal en supergeleidend (je hebt er immers weinig aan wanneer je schakelaars constant supergeleidend zijn), dan nog heb je een bijzonder significant gedeelte van je energieverbruik: lekstromen en opladen van capaciteiten.

Het opladen van capaciteiten gebeurt dan ook via de interconnects op je chip. De reden waarom dat veel energie kost is omdat je het voor een bepaalde tijd een beperkte stroom door een weerstand (je interconnect) moet sturen. E = P * t, immers.

Bij een weerstand van 0 (supergeleiding) wordt de tijd die je ervoor nodig hebt ook (bijna) 0, omdat die ook afhankelijk is van de weerstand. Hoe hoger de stroom waarmee je je capaciteiten op kan laden, in hoe kortere tijd het kan (en hoe sneller je gates 'vol' geladen zijn en kunnen schakelen).

Bovendien is het vermogen dat je daarmee verstookt ook weer rechtevenredig met je weerstand (P=I²*R), dus hoe kleiner je die weerstand kan maken, hoe minder vermogen je zult verstoken. Bovendien wordt de tijd waarin je dat vermogen moet verstoken korter, dus het verkleinen van de parasitaire weerstand op een chip levert je dubbel voordeel op.

Je stroom zal niet oneindig worden, maar je kan je parasitaire capaciteit wel met een VEEL grotere stroom opladen dan wat nu via koper/silicium kan, waardoor je schakeltijden dus ordes van grootte omlaag kunnen (naar de pico/femtoseconden toe), en de energie die door de weerstand van je interconnects gaat, verwaarloosbaar wordt. De enige punten waar nog energie gebruikt wordt zijn de plaatsen waar de supergeleiders met 'normale' chip- of print-techniek verbinding maakt. Die stroom zal toch vroeg of laat ergens weer het koper in moeten.

[beredikt]

daarvoor zou je dan ook een supergeleidende transistor nodig hebben
maar misschien is die dan ook een stuk dichterbij

[Verwijderd]

Zijn water en grafiet niet beiden diamagnetisch?

[Verwijderd]

ja, dat klopt. Snap alleen niet wat je daarmee wil zeggen. Diamagnetisch geeft aan dat stoffen normaal gesproken niet-magnetisch zijn (zoals hout)

[Pantera88]

Dak Pino doelt op het Meissner effect. Maar dat hij even wikipedia door moet lezen.
ot: Hier word ik dus opgewonden van Al is het idee met grafiet niet bepaald nieuw, het is wel zeer kunstig dat ze zo dichtbij zijn! Hulde!

[pakka680]

warme supergeleiding is al een tijdje bezig, met 1986 als topjaar qua publiciteit, elk nieuwsbericht begon er zo'n beetje mee indertijd.
Naar kamertemperatuur zou opnieuw een reuzesprong zijn, zie ook http://nl.wikipedia.org/wiki/Hogetemperatuursupergeleiding. De engelstalige pagina is aanzienlijk uitgebreider en.wikipedia.org/wiki/High-temperature_superconductivity.

[Verwijderd]

Wauw, Wordt dit de uitvinding van de eeuw? de deur naar super super computers, transport van elektriciteit zonder verliest, Misschien quantum computers?

[Verwijderd]

Nat grafiet, hmmmmmm, eens even aan het puntje van mijn potlood zuigen, wat zou dat voor mogelijkheden bieden.....

[Clubbtraxx]

Klinkt meer als we hebben nog geen budget voor volgens jaar, dus we knallen ff een interessant verhaal naar buiten. Magnetisch grafiet?

[maarten12100]

"Hoge concentrarties vrije elektronen rond contactpunten van kleine schilfers grafiet zouden daarvoor verantwoordelijk zijn."

Er staat concentrarties inpv concentraties

[Haas_nl]

Wow goed nieuws! Hoo pdat ze het vinden.
Kunnen we gelijk de sahara vol bouwen met zonnecellen!

[sticx]

Even voor de duidelijkheid, pallets zijn niet van die houten dingen om vracht mee te vervoeren. Maar in dit geval kleine bolletjes, zoals bijv. Calcium chloride pallets