Мундариҷа[Пинҳон кардан][Намоиш]
Маводҳо хуни ҳаёти электроникаи муосир мебошанд, на танҳо чаҳорчӯба.
Тағйироти соддатарин дар мавод метавонад дар кори гаҷетҳои мо имрӯз инқилоб кунад, аз телефонҳои мобилӣ, ки мо бе он зиндагӣ карда наметавонем то технологияи муосири тиббӣ, ки ҳар рӯз одамонро наҷот медиҳад.
Як дақиқа вақт ҷудо кунед, то маҷмӯи васеи дастгоҳҳо ва мошинҳои муосирро баррасӣ кунед. Суперноқилҳо ва нимноқилҳо ду ситора дар маркази ин пешрафтҳо мебошанд.
Суперноқилҳо аз сабаби қобилияти пурасрор барои интиқоли нерӯи барқ бе ягон муқовимат қаҳрамонони номаълум дар барномаҳои пешрафта мебошанд.
Суперноқилҳо навовариҳоеро фароҳам меоранд, ки қаблан тасаввурнашаванда буданд, ба монанди дастгоҳҳои томографияи магнитӣ-резонансӣ (MRI), ки ба табибон дидани бадани инсонро фароҳам меоранд ва қатораҳои пешрафтаи Маглев, ки ба назар мерасанд, бо суръати ҳайратангез “шино мекунанд”.
Аз тарафи дигар, нимноқилҳо - мағзи сар ва ҷисми дастгоҳҳои электронии азизамон - тарзи дидани ҷаҳонро ба таври куллӣ тағир доданд. Онҳоро ҳатто дар панелҳои офтобӣ пайдо кардан мумкин аст, ки метавонанд хонаи шуморо бо нерӯи барқ таъмин кунанд, компютере, ки шумо эҳтимол онро хонда истодаед ва соатҳои дастӣ мепӯшед.
Аз як кунҷковии танҳо илмӣ то асосҳои мо будан асри рақамӣ, ин материалхо дигаргунихоро аз cap гузаронданд.
Суперноқилҳо ва нимноқилҳо ҳарду дар тарзи ҳаёти аз ҷиҳати технологӣ пешрафтаи мо нақши муҳим мебозанд, аммо онҳо дар шеваҳои кор ва барномаҳои идеалии худ фарқ мекунанд.
Ин блог ҳадафи он аст, ки сарпӯши ин ду бегемотҳои технологӣ бо роҳи омӯхтани фарқиятҳо, шабоҳатҳо ва барномаҳои фарқкунандаи онҳо, ки ҳар яки онҳо бартарӣ доранд, бардошта шавад.
Фаҳмидани Superconductor
Биёед аввал иктишофи худро аз омӯхтани ҷаҳони суперноқилҳо оғоз кунем. Бо хосиятҳое, ки аксар вақт сарҳадҳои он чизеро, ки мо тасаввур мекунем, тела медиҳанд, ин маводҳо аз фаъолтарин фаъолони саҳнаи илмӣ мебошанд.
Ҷанбаи аз ҳама ҷолибтарини суперноқил чист? иқтидори интиқоли қувваи барқ бидуни дучор шудан ба ягон муқовимат. Бале, шумо дуруст хондед - муқовимати СИЛ вуҷуд дорад.
Ин хусусият бар хилофи донаи он чизест, ки мо аз ноқилҳои анъанавӣ интизор будем, ки дар он муқовимат ва талафоти энергия ҷузъҳои хоси раванди интиқол мебошанд.
Аммо, чӣ гуна суперноқил ин корро карда метавонад? Мо барои фаҳмидани ин ба ҷаҳони физикаи квантӣ ғарқ мешавем.
Ҳамааш дар атрофи эҷоди "ҷуфтҳои Купер" - ҷуфтҳои электронҳои дорои хусусиятҳои ба ҳам муқобил, ки аз сохтори тории маводи суперноқил бидуни пароканда ё талафоти энергия мегузаранд, давр мезанад.
Ин падидаи муқовимати барқии сифр имкон медиҳад, ки энергия бе талафоти нерӯи барқ, ки ба системаҳои ҳозираи мо таъсир мерасонанд, самаранок интиқол дода шавад.
Таъсири Meissner
Муқовимати сифр танҳо яке аз хусусиятҳои ҷолиби суперноқил аст. Таъсири Мейснер, ки боиси рад кардани майдонҳои магнитӣ ба суперноқил мегардад, хусусияти дигари фарқкунанда мебошад.
Ҳама гуна майдонҳои магнитие, ки дар мавод мавҷуд аст, вақте ки он суперноқил мешавад, ногаҳон нест мешавад; ин падида ҳамчун "диамагнетизми комил" маълум аст.
Натиҷа? Магнитро метавон сохтан мумкин аст, ки аз болои суперноқил барояд ва далели аҷиби таъсири бузурги Meissner Effect.
Суперноқилҳои навъи I ва навъи II
Ягон намуди суперноқил вуҷуд надорад, ки ба ҳама барномаҳо мувофиқат кунад. Онҳо дар навъҳои навъи I ва II дастрасанд.
Металлҳои холис ё металлоидҳо, ки дар ҳарорати хеле паст ба ҳолати суперноқилӣ мегузаранд, суперноқилҳои навъи I мебошанд.
Ҳолатҳои муқаррарӣ ва суперноқили онҳо аз ҳамдигар ба таври возеҳ ҷудо карда шудаанд ва охирин танҳо дар зери ҳарорати ҳадди мушаххас ва майдони магнитӣ фаъол мешаванд.
Баръакс, суперноқилҳои навъи II одатан аз сафолҳои мураккаб ё хӯлаҳои металлӣ сохта мешаванд.
Онҳо бо он фарқ мекунанд, ки онҳо метавонанд суперноқилиятро дар ҳарорати бештари критикӣ ва майдонҳои магнитӣ нигоҳ доранд, ки доираи истифодаи имконпазири амалиро зиёд мекунад.
Қобили зикр аст, ки суперноқилҳои навъи II инчунин ҳолати омехтаеро нишон медиҳанд, ки дар он минтақаҳои суперноқилӣ ва муқаррарӣ метавонанд якҷоя зиндагӣ кунанд.
Фаҳмидани нимноқил
Мо ҳоло аз ҷаҳони воқеан аҷиби суперноқилҳо ба олами нимноқилҳо мегузарем.
Нимноқилҳо аспҳои кории ором мебошанд, ки даврони рақамии муосири моро пеш мебаранд, дар ҳоле ки мисли ҳамтоёни суперноқили худ аз ҷиҳати визуалӣ ҷолиб нестанд.
Хусусияти муайянкунандаи нимноқилҳо чист? Онҳо бояд қобилияти нишон додани муқовимати тағйирёбанда ба ҷараёни барқро дошта бошанд, то дар дастгоҳҳои электронӣ истифода шаванд.
Бар хилофи суперноқилҳо, ки муқовиматро комилан нест мекунанд, нимноқилҳо метавонанд вобаста ба вазъият ноқилҳо ва изоляторҳо бошанд.
Онҳо рафтори худро вобаста ба вазъият тағйир дода, мисли хамелеони ҷаҳони технологӣ амал мекунанд.
Гарчанде ки он ба мисли муқовимати сифр аҷиб ба назар намерасад, маҳз ҳамин хосият нимноқилҳоро барои вазифаи асосии худ, яъне танзим ва назорати ҷараёни барқ комил месозад.
Кори нимноқил
Мо бояд сохтори атомии нимноқилҳоро тафтиш кунем, то бифаҳмем, ки онҳо чӣ гуна кор мекунанд. Шабакаи атомҳое, ки электронҳои берун аз берун бастаанд, ҳар як атомро дар маркази нимноқил иҳота мекунанд.
Ин электронҳо қобилияти гузариши байни сатҳҳои энергетикиро доранд ва он чизеро, ки "бандҳо" меноманд, эҷод мекунанд.
Ин электронҳои беруна дорои потенсиали аз атомҳои худ дар шароити мушаххас ҷудо шуда, дар ҷои онҳо "сӯрохии" мусбат гузоштан мебошанд.
Аз сабаби ҳаракатнокии ин электронҳо ва сӯрохиҳои озод, нимноқилҳо метавонанд қувваи барқро гузаронанд.
Илова бар ин, тавассути допинг - илова кардани ифлосиҳо - мо метавонем шумораи электронҳо ё сӯрохиҳои озодро тағир дода, гузарониши нимноқилро танзим кунем.
Аз сабаби қобилияти худ барои коркарди дақиқ, нимноқилҳо асоси бахши электроника мебошанд.
Нимноқилҳои навъи N ва P
Навъи нимноқилҳои навъи N ва P ин ду намуди асосӣ мебошанд, ки зуд-зуд мавриди баррасӣ қарор мегиранд. Инҳо таъсири допинги нимноқилҳои пок барои тағир додани хусусиятҳои он мебошанд; онҳо маводи ҷудогона нестанд.
Допантҳое, ки электронҳои озодро бештар пешниҳод мекунанд, барои тавлиди нимноқилҳои навъи N илова карда мешаванд. Доштани электронҳои бештар аз сӯрохиҳо онҳоро "манфӣ" мекунад.
Аз тарафи дигар, нимноқилҳои навъи P хусусияти "мусбатӣ" доранд, зеро онҳо бо моддаҳое омехта шудаанд, ки нисбат ба электронҳои озод сӯрохиҳои бештар ба вуҷуд меоранд.
Вақте ки нимноқилҳои навъи N ва P-ро барои як пайванд ташкил медиҳанд, ки дар натиҷа диодҳо, транзисторҳо ва дигар унсурҳои муҳими дастгоҳҳои электронӣ ба вуҷуд меоянд, динамикаи ҳайратангез ба вуҷуд меояд.
Барномаҳои суперноқилҳо
Суперноқилҳо ҳангоми паймоиш дар ҷаҳони мураккаби технологияи муосир баъзе истифодаҳои воқеан ҷолибро пайдо карданд, ки намунаи ҳамзистии ҳамоҳангии илм ва эҷодкорро нишон медиҳанд.
Хусусиятҳои фарқкунандаи онҳо, ба монанди муқовимати сифр, ба онҳо имкон доданд, ки дар соҳаҳо, аз ҷумла тиб, нақлиёт ва ҳисоббарории муосир бартарӣ дошта бошанд.
Мониторинги Resonance Imaging (MRI)
Шумо метавонед мӯъҷизаи томографияи магнитии резонансӣ ё MRI-ро пайдо кунед, агар шумо дар ягон муассисаи тиббии муосир саргардон шавед. Дар ин вазъият суперноқилҳо муҳиманд.
Чӣ хел? Барои тавлиди тасвирҳои баландсифати сохторҳои дохилии бадан, таҷҳизоти MRI ба майдонҳои магнитии қавӣ ва устувор ниёз дорад.
Ин майдонҳои магнитии қавӣ метавонанд бо суперноқилҳо аз сабаби хосиятҳои бе муқовиматашон, ки эҳтиёҷоти воридоти баланди энергия ё гармии эҳтимолии аз ҷониби ноқилҳои муқаррарӣ тавлидшударо рад мекунанд, тавлид шаванд.
Бо ёрии амалиёти оромонаи суперноқилҳо, табибон ҳоло метавонанд бемориҳоро бо дараҷаи дақиқ муайян кунанд, ки ҳеҷ гоҳ имконнопазир буд.
Поездҳои магнитии Левитатсионӣ (Маглев)
Мо аз долонхои осоиштаи муассисахои тиббй зуд ба олами пурчушу хуруши наклиёт меравем. Дар ин чо поездхои ояндаи Маглев ба воситаи суперкондукторхо харакат мекунанд.
Ин қаторҳо мисли қаторҳои дигар нестанд; шино мекунанд!
Поездҳои Маглев соишро коҳиш медиҳанд ва суръати ҳайратангезро бо истифода аз суперноқилҳо барои эҷоди левитатсионӣ ва ҳаракат бидуни иртиботи мустақим бо роҳҳо фароҳам меоранд.
Ин қаторҳо ба ояндаеро пешкаш мекунанд, ки рафтуомадро на танҳо намоиши маҳорати муҳандисӣ, балки мисли шино дар ҳаво эҳсос мекунанд.
Компютерҳои квантӣ
Маҳдудиятҳои ҳисоббарорӣ ба пеш тела дода мешаванд компютерҳои квантӣ, ки ваъда медиҳад, ки тарзи фикрронии мо дар бораи қобилияти коркардро ба куллӣ тағир медиҳад.
Ба ядрои ин дастгоҳҳо чӣ қувват мебахшад? Ин дуруст аст, суперноқилҳо.
Ин моддаҳо имкон медиҳанд, ки кубитҳо, эквиваленти квантии битҳо, ки метавонанд дар як вақт дар якчанд иёлот вуҷуд дошта бошанд.
Дар натиҷа, ҳисобкуние, ки нисбат ба стандартҳои саноатӣ даҳ баробар зудтар аст, аз ҷиҳати назариявӣ имконпазир аст.
Ин кубитҳо дар муҳити устувор кор мекунанд, аз халалдоршавӣ, ки ба кори онҳо халал мерасонанд, ба шарофати суперноқилҳо.
Истифодаи нимноқилҳо
Нимноқилҳо ҳамчун қаҳрамонони номатлуб дар матоъҳои мӯъҷизаҳои технологӣ фарқ мекунанд.
Онҳо технологияҳоеро ҷорӣ карданд, ки ба шарофати қобилияти худ барои назорат кардани ҷараёнҳои электрикӣ қариб ҳама ҷабҳаҳои ҳаёти мо таъсир мерасонанд.
Нимноқилҳо воқеан тағирёбанда буда, ҳама чизро аз мошинҳое, ки фармоишҳои моро коркард мекунанд, то гирифтани энергияи офтобӣ ва муҳити моро бо рангҳои дурахшон равшан мекунанд.
Микропросессорҳо ва микроконтроллерҳо
Биёед аз омӯхтани микропросессор оғоз кунем, ки он ҳамчун мағзи рақамии қариб ҳама гаҷетҳои электронии муосир хизмат мекунад.
Микропросессорҳо ҳамчун мағзи система хидмат мекунанд, ки ба туфайли нимноқилҳо миқдори зиёди маълумотро бо суръати бениҳоят коркард мекунанд.
Хешовандони наздики микропросессор, микроконтроллерҳо барои вазифаҳои муайян дар системаҳои воридшуда тарҳрезӣ шудаанд ва зуд-зуд равандҳоро дар дастгоҳҳо ба монанди мошинҳои ҷомашӯӣ, идоракунии дурдаст ва ҳатто мошинҳои мо назорат мекунанд.
Ҳисоббарории зуд ва муассири мо бидуни нимноқилҳо ғайриимкон аст.
Ҳуҷайраҳои офтобӣ
Гузаришҳои фишангҳо, нимноқилҳо хонаи худро дар офтоб, аслан дар ҳуҷайраҳои офтобӣ пайдо карданд. Барои табдил додани нури офтоб ба энергия, ҳуҷайраҳои фотоэлектрикӣ, блоки сохтмонии панелҳои офтобӣ ба хусусиятҳои нимноқилҳо такя мекунанд.
Вақте ки фотонҳои офтоб ба маводи нимноқил зада, электронҳои дохили онро ба ҳаяҷон меоранд, ҷараёни барқ ба вуҷуд меояд.
Нимноқилҳо дар маркази ин манбаи тоза ва барқароршавандаи энергия мебошанд, ки фарқияти байни тарзи ҳаёти аз технологӣ вобастаи мо ва ҳалли аз ҷиҳати экологӣ тозаро бартараф мекунанд.
LEDҳо ва лазерҳо
Мутобиқшавии нимноқилҳоро LEDҳо ва лазерҳо, ки аз ҷиҳати ҷисмонӣ ва маҷозӣ ҳаёти моро равшан мекунанд, нишон медиҳанд.
Равшанӣ аз ҷониби LEDҳо табдил дода шудааст, ки манбаи нури устувор ва каммасрафро таъмин мекунанд, ки метавонанд рангинкамони рангҳоро тавлид кунанд.
Чӣ хел? Вақте ки ҷараён аз нимноқил дар дохили он мегузарад, LED нури дарозии мавҷи муайянро тавлид мекунад.
Баръакс, лазерҳо бо истифода аз нимноқилҳо нурҳои ҳамоҳанг ва равонашуда эҷод мекунанд ва дар ҳама чиз аз сканерҳои штрих-код то расмиёти ҷарроҳӣ истифода мешаванд.
Суперноқил бар зидди нимноқил
Суперноқилҳо ва нимноқилҳо ҳамчун пешбаранд, вақте ки мо дар соҳаи мураккаби маводи нав гуфтушунид мекунем. Ҳар яки онҳо бо маҷмӯи беназири сифатҳои истисноӣ, ки дар бисёр соҳаҳои техникӣ таъсир мерасонанд, фарқ мекунанд.
Вақте ки паҳлӯ ба паҳлӯ гузошта мешаванд, онҳо воқеан чӣ гуна муқоиса мекунанд? Биёед ин ду бузургҷуссаи технологияро сар ба сар муқоиса кунем ва баъзе афсонаҳоро дар бораи онҳо барҳам диҳем.
Муқовимат ва интиқол
Биёед бо сухан дар бораи гузаронанда оғоз кунем. Аз сабаби пурра набудани муқовимати барқӣ, суперноқилҳо подшоҳони ин соҳа мебошанд.
Дар натиҷа, вақте ки ҷараёни барқ аз суперноқил мегузарад, он бояд бидуни ниёз ба энергияи иловагӣ имконпазир бошад.
Аз тарафи дигар, нимноқилҳо дар мобайни изоляторҳо ва ноқилҳо ҷойгиранд.
Гарчанде ки онҳо ноқилҳои бенуқсони суперноқилҳоро надоранд, муқовимати тағйирёбандаи онҳо маҳз он чизест, ки онҳоро барои корҳое, ба монанди тақвият ва коркарди сигнал беҳтарин интихоб мекунад.
Ҳарорати ҳаво
Рафтори ин маводҳо аз ҳарорат хеле таъсир мерасонад. Шароитҳои криогенӣ аксар вақт аз ҷониби суперноқилҳо барои нишон додани ҷодуи муқовимати сифрӣ талаб карда мешаванд.
Аз тарафи дигар, нимноқилҳо аксар вақт дар ҳарорати муҳити зист кор мекунанд ва онҳоро ба муҳити оддӣ ва таҷҳизот мувофиқтар мекунанд.
Таъсири энергия
Дар муҳити зудтағйирёбандаи технологии мо, самаранокии энергия як мушкилоти асосӣ аст. Бо ноқилҳои бетарафашон, суперноқилҳо самаранокии беҳамтои энергияро пешниҳод мекунанд, махсусан дар барномаҳои вазнин ва интиқоли барқ.
Нимноқилҳо дар соҳаи худ қарорҳои каммасрафи энергетикиро пешниҳод мекунанд, ба монанди LED-ҳои каммасраф ва микропросессорҳои муассир, дар ҳоле ки аз ҷиҳати гузаронандагии хом камтар самаранок мебошанд.
Арзиши истеҳсолот ва имконпазирии тиҷоратӣ
Дар айни замон, нимноқилҳо аз ҷиҳати истеҳсолот ва имконпазирии тиҷоратӣ пешанд. Қисмати асосии нимноқилҳо кремний ба таври васеъ дастрас аст ва истеҳсоли он хеле арзон аст.
Баръакс, бисёр суперноқилҳо аз маводи гаронбаҳо ё нодир иборатанд ва эҳтиёҷоти онҳо ба ҳарорати хеле сарди корӣ метавонад нархҳоро боло барад.
Бо вуҷуди ин, рушди суперноқилҳои баландҳарорати баланд ҳадафи идомаи таҳқиқот аст ва метавонад майдони бозиро аз ҷиҳати қобилиятнокии иқтисодӣ баробар кунад.
Маҳдудиятҳо ва мушкилот
Мушкилот бо нимноқилҳо ва суперноқилҳо қобили муқоиса мебошанд. Нигоҳ доштани ҳарорати хеле пасти корӣ барои суперноқилҳо як мушкили беохир аст.
Аксарияти суперноқилҳо инчунин метавонанд ноустувор бошанд ва ба симҳои дароз, чандир ё ноқилҳо табдил ёбанд.
Ҳарчанд мутобиқшавандатар, нимноқилҳо ба маҳдудиятҳои миниатюризатсия наздик мешаванд ва вақте ки мо онҳоро ба ҳудуди нав тела медиҳем, эффектҳои квантӣ метавонанд ба иҷрои онҳо таъсир расонанд.
хулоса
Тадқиқоти амиқи моро дар бораи суперноқилҳо ва нимноқилҳо бозпас гирифта, равшан аст, ки ҳарду модда дар рушди манзараи технологии мо нақши муҳим мебозанд.
Нимноқилҳо бо ноқилҳои танзимшавандаи худ набзи рақамии гаҷетҳои сершуморро пурқувват мекунанд, дар ҳоле ки суперноқилҳо бо қобилиятҳои ҳайратангези муқовимат ба сифрӣ дар барномаҳои пурсамар ба ҳайрат меоянд.
Ин ду, ба назари ман, на танҳо асбобҳои технологӣ мебошанд; онхо меъморони ояндаи мо мебошанд, идеяхоеро ба вучуд меоваранд, ки дар тарзи зиндагонй, кор ва бозии мо дигаргунихо ба амал меоваранд.
Онҳо доираи васеи имкониятҳоро аз навовариҳои компютерӣ то ҳалли устувори энергетикӣ фароҳам меоранд. Хонандагоне, ки кунҷков ҳастанд, ташвиқ карда мешаванд, ки на танҳо мушоҳида кунанд.
Ба ин пешрафтҳо диққат диҳед, зеро онҳо як симфонияи ғояҳои навро нишон медиҳанд, ки минбаъд сайёраи моро такмил медиҳанд.
Суперноқилҳо ва нимноқилҳо бешубҳа дар сафи пеши иҷрои ин ваъдаҳо хоҳанд буд, зеро оянда бо мушкилот ва имкониятҳо меояд.
Дин ва мазҳаб