ऐतिहासिक विश्वकोश
सुपरकंडक्टिंग सामग्री अद्वितीय पदार्थ हैं जो विशिष्ट परिस्थितियों (आमतौर पर निम्न तापमान पर) में बिना किसी हानि के इलेक्ट्रिक करंट का संचालन करती हैं, अर्थात् इनका विद्युत प्रतिरोध नहीं होता। सुपरकंडक्टिविटी की खोज 20वीं सदी के प्रारंभ में हुई थी, लेकिन 2020 के दशक से नए सुपरकंडेक्टर्स के बड़े पैमाने पर विकास ने इस घटना और इसके इलेक्ट्रिक सिस्टम में अनुप्रयोगों में रुचि को पुनर्जीवित किया है।
सुपरकंडक्टिविटी की खोज 1911 में नीदरलैंड के भौतिक विज्ञानी हाइक कामरलींग ओनेस द्वारा की गई, जिन्होंने पाया कि पारा 4.2 केल्विन से कम तापमान पर विद्युत प्रतिरोध खो देता है। इस घटना का अध्ययन करते समय विभिन्न प्रकार के सुपरकंडेक्टर्स का पता चला, जिसमें "निम्न-तापमान" और "उच्च-तापमान" सुपरकंडेक्टर्स शामिल हैं, जो कम चरम परिस्थितियों में कार्य कर सकते हैं। 1986 में उच्च-तापमान सुपरकंडक्टर्स YBCO (इट्रियम-बेरियम-तांबा ऑक्साइड) की खोज के कारण सुपरकंडक्टिविटी के क्षेत्र में एक क्रांति हुई, जो 90 K से ऊपर के तापमान पर काम करता है।
2020 के दशक की शुरुआत से सुपरकंडक्टिंग सामग्री के क्षेत्र में अनुसंधान को नई दिशा मिली है। वैज्ञानिकों ने नए संघटनों के लिए उन्नत मशीन लर्निंग आधारित मॉडलिंग विधियों का व्यापक उपयोग करना शुरू कर दिया है ताकि सुपरकंडक्टिविटी के इष्टतम गुण प्राप्त किए जा सकें। क्रायोजेनिक तकनीकों और नए संश्लेषण और सामग्री संसाधन विधियों का उपयोग सुपरकंडेक्टर्स के साथ उच्च क्रिटिकल तापमान वाले सामग्रियों के उदय का कारण बना।
पिछले वर्षों की एक महत्वपूर्ण उपलब्धियों में लौह सुपरकंडक्टर्स का निर्माण है, जो 55 K तक के तापमान पर काम कर सकते हैं। हालाँकि, "हाइड्राइड" सुपरकंडक्टर्स, जैसे H3S और LaH10, की खोज ने 2020 के दशक में एक वास्तविक प्रगति साबित हुई है: इनमें से कुछ वायुमंडलीय दबाव पर या यहां तक कि 250 K से अधिक के तापमान पर सुपरकंडक्टिविटी प्रदर्शित करते हैं। यह खोज सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों के अनुप्रयोगों के लिए विभिन्न परिस्थितियों में अवसर खोलती है, जिससे ठंडक के लिए लागत में काफी कमी आती है।
सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों का आधुनिक इलेक्ट्रिक सिस्टम में सबसे विविध अनुप्रयोग होते हैं। सबसे आशाजनक अनुप्रयोगों में से एक सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट्स का निर्माण है, जिनका उपयोग मैग्नेटिक रेज़ोनेंस टोमोग्राफी (MRI) में किया जाता है, साथ ही साथ बड़े हैड्रॉन कोलाइडर जैसी वैज्ञानिक सेटिंग्स में भी। सुपरकंडक्टिंग केबल्स ट्रांसमिशन लाइनों के माध्यम से ऊर्जा हानि को बहुत कम कर सकती हैं, जो अधिक दूरियों पर इलेक्ट्रिसिटी का अधिक कुशल वितरण संभव बनाती हैं।
चूंकि सुपरकंडक्टिंग सामग्री ऊर्जा की शून्य हानि सुनिश्चित करती है, इसलिए उनका बड़े पैमाने पर कार्यान्वयन महत्वपूर्ण आर्थिक और पर्यावरणीय लाभ ला सकता है। विद्युत उत्पादन में संसाधनों की खपत को कम करने के साथ ही ऊर्जा उत्पादन से जुड़े कार्बन उत्सर्जन को कम करना संभव है। भविष्य में अपेक्षित है कि सुपरकंडक्टिंग तकनीकों का उपयोग अधिक टिकाऊ ऊर्जा प्रणालियों को बढ़ावा देगा।
सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों के सभी लाभों के बावजूद, वैज्ञानिक समुदाय को कई चुनौतियों का सामना करना पड़ता है। मुख्य समस्या उत्पादन की लागत और सुपरकंडक्टर्स को अत्यंत निम्न तापमान पर बनाए रखने की आवश्यकता है। हालाँकि, सामग्री विज्ञान और क्रायोजेनिक तकनीकों में प्रगति, साथ ही तत्वों के संयोजन के नए तरीकों का विकास, अगले दशकों में इन कठिनाइयों को सफलतापूर्वक पार करने की संभावनाएँ प्रदान करता है।
सुपरकंडक्टिंग सामग्री इलेक्ट्रिक सिस्टम और प्रौद्योगिकी के विकास में एक कुंजी भूमिका निभाते रहते हैं। 2020 के दशक में किए गए आविष्कार स्पष्ट रूप से यह दिखाते हैं कि भविष्य सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों का है, जो मौजूदा सीमाओं को पार कर सकते हैं और प्रभावी और टिकाऊ ऊर्जा समाधान बनाने के दृष्टिकोण को मौलिक रूप से बदल सकते हैं। यह मार्ग न केवल तकनीकी, बल्कि आर्थिक और पर्यावरणीय परिवर्तनों को लाएगा, जो निश्चित रूप से दुनिया भर में ऊर्जा के भविष्य को प्रभावित करेगा।