रोचेस्टर (अमेरिका)। आधुनिक विश्व लगभग पूरी तरह बिजली पर निर्भर है, जो तारों के जरिये हर लाइट, टेलीविजन, मोबाइल फोन और कंप्यूटर समेत तमाम उपकरणों तक पहुंचती है। दुर्भाग्य से, कोयले या सौर ऊर्जा संयंत्र में उत्पन्न होने वाली बिजली का औसतन लगभग पांच फीसदी हिस्सा बिजली संयंत्र से उसके अंतिम गंतव्य तक पहुंचने में नष्ट हो जाता है। यह अकेले अमेरिका में सालाना छह अरब डॉलर का नुकसान है।

दशकों से, वैज्ञानिक 'सुपर कंडक्टर' नामक उपकरण विकसित कर रहे हैं जो लगभग 100 फीसदी दक्षता के साथ बिजली प्रेषित करता है। रोचेस्टर प्रौद्योगिकी संस्थान के मिशकत भट्टाचार्य बताते हैं कि मैं एक भौतिक विज्ञानी हूं जो पता लगाता हूं कि सुपर कंडक्टर परमाणु स्तर पर कैसे काम करते हैं, कैसे बहुत कम तापमान पर करंट प्रवाहित होता है और कैसे ‘प्रोत्थापन’ जैसे अनुप्रयोगों को महसूस किया जा सकता है। प्रोत्थापन, बिना किसी भौतिक सहारे के किसी को हवा में ऊपर उठाने या ठहराने की क्रिया को कहते हैं। हाल में, शोधकर्ताओं ने सुपर कंडक्टर विकसित करने की दिशा में महत्वपूर्ण प्रगति की है जो अपेक्षाकृत सामान्य तापमान और दबावों पर कार्य कर सकते हैं। यह देखने के लिए कि ये हालिया प्रगति इतनी रोमांचक क्यों हैं और दुनिया पर उनका क्या असर हो सकता है, यह समझना महत्वपूर्ण है कि सुपर कंडक्टर कैसे काम करते हैं। 

एक प्रतिरोध-मुक्त सामग्री
एक सुपर कंडक्टर ऐसी सामग्री है, जो बिना किसी प्रतिरोध के विद्युत करंट का संचालन करती है। सुपर कंडक्टर की यह प्रतिरोध-मुक्त विशेषता बिजली के मानक कंडक्टर जैसे तांबा या एल्यूमीनियम के साथ नाटकीय रूप से विपरीत है, जो करंट का प्रवाह होने पर गर्म होते हैं। यह किसी खुरदुरे गलीचे पर हाथ को फिसलने की तुलना में एक चिकनी सतह पर अपने हाथ को जल्दी से फिसलने देने के समान है। खुरदुरा गलीचा अधिक घर्षण उत्पन्न करता है और इसलिए, अधिक गर्मी भी उत्पन्न होती है। इलेक्ट्रिक टोस्टर और पुरानी शैली के बल्ब गर्मी और प्रकाश उत्पन्न करने के लिए प्रतिरोध का उपयोग करते हैं, लेकिन यह प्रतिरोध इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों के लिए समस्याएं खड़ी कर सकता है। सेमीकंडक्टर का प्रतिरोध एक कंडक्टर के मुकाबले कम होता है। हालांकि, फिर भी यह सुपर कंडक्टर की तुलना में अधिक होता है। 

सुपर कंडक्टर कैसे कार्य करते हैं?
सभी सुपरकंडक्टर उन सामग्रियों से बने होते हैं जो विद्युत रूप से तटस्थ होती हैं - अर्थात, उनके परमाणुओं में ऋणात्मक रूप से आवेशित इलेक्ट्रॉन होते हैं जो एक नाभिक को समान संख्या में धनात्मक आवेशित प्रोटॉन से घेरते हैं। यदि आप किसी तार के एक सिरे को किसी ऐसी चीज से जोड़ते हैं जो धनात्मक रूप से आवेशित है, और दूसरा छोर किसी ऐसी चीज से जुड़ा है जो ऋणात्मक रूप से आवेशित है, तो सिस्टम इलेक्ट्रॉन को इधर-उधर घुमाकर संतुलन तक पहुंचना चाहेगा, जिससे तार के इलेक्ट्रॉन सामग्री के माध्यम से स्थानांतरित होने का प्रयास करते हैं।

सामान्य तापमान पर, इलेक्ट्रॉन कुछ अनिश्चित पथों में चलते हैं और वे आम तौर पर एक तार के माध्यम से स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ने में सफल हो सकते हैं, लेकिन समय-समय पर वे सामग्री के नाभिक से टकराते हैं। ये टकराव इलेक्ट्रॉन के प्रवाह को बाधित करते हैं, जो प्रतिरोध का कारण बनते हैं और सामग्री को गर्म करते हैं। सभी परमाणुओं के नाभिक लगातार कंपन करते हैं। एक सुपर कंडक्टर सामग्री में, बेतरतीब ढंग से इधर-उधर भागने के बजाय, गतिमान इलेक्ट्रॉन परमाणु से परमाणु में इस तरह से गुजर जाते हैं कि वे कंपन नाभिक के साथ तालमेल बिठाते रहते हैं। इस समन्वय से कोई टकराव पैदा नहीं होता और इसलिए, कोई प्रतिरोध नहीं होता और ना ही कोई गर्मी उत्पन्न होती है। ऐसे में, एक सामग्री जितनी ठंडी होती है, इलेक्ट्रॉन और नाभिकों की गति उतनी ही अधिक व्यवस्थित हो जाती है। यही कारण है कि मौजूदा सुपर कंडक्टर बेहद कम तापमान पर ही काम करते हैं।

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