DE202024100204U1 - High-temperature superconductivity through multiplication of interface effects - Google Patents
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Abstract
Hochtemperatur - Supraleitung durch Vervielfachung von Grenzflächeneffekten, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen eine extreme Vergrößerung von Rand-, Ober- und / oder Grenzflächen haben. High temperature superconductivity by multiplication of interface effects, characterized in that the devices have an extreme enlargement of edge, surface and/or interface surfaces.
Description
Hochtemperatur-Supraleiter sind lange bekannt und haben unterhalb der Sprungtemperatur keinen nennenswerten elektrischen Widerstand. Neben der Erhöhung der Sprungtemperatur z.B. durch Kombination von verschiedenen Materialien mit Umgebungsvariablen gibt es in der Forschung auch andere Fortschritte wie z.B. eine supraleitende Diode.High-temperature superconductors have been known for a long time and have no significant electrical resistance below the transition temperature. In addition to increasing the transition temperature, for example by combining different materials with environmental variables, there are also other advances in research, such as a superconducting diode.
Es existieren viele Materialien, die aufgrund von Effekten der Quantenmechanik an Rändern / Grenzflächen / Oberflächen elektrische Ströme ohne Widerstand leiten (z.B. topologische Isolatoren, T. Patlatiuk et al. 2018). Ähnliche Effekte treten auch bei tiefen Temperaturen und „zweidimensionalen Metallen“ mit starken Magnetfeldern auf. Topologische Isolatoren sind u.a. interessant für elektronische Bauteile. Hier wird aber in erster Linie die Supraleitung über den Tunneleffekt betrachtet. Durch den Tunneleffekt kann es nach der Quantenmechanik auch bei nicht leitenden Materialien und extrem geringem Abstand zum Tunnelstrom kommen (z.B. Quanten-Hall-Effekt / in Quanten-Hall-Systemen / Quanten-Spin-Hall-Effekt).There are many materials that conduct electrical currents without resistance at edges/interfaces/surfaces due to the effects of quantum mechanics (e.g. topological insulators, T. Patlatiuk et al. 2018). Similar effects also occur at low temperatures and in "two-dimensional metals" with strong magnetic fields. Topological insulators are of interest for electronic components, among other things. However, the focus here is primarily on superconductivity via the tunnel effect. According to quantum mechanics, the tunnel effect can also lead to tunnel current in non-conductive materials and extremely small distances (e.g. quantum Hall effect/in quantum Hall systems/quantum spin Hall effect).
Den Tunnelstrom kann man durch Ströme in höheren Dimensionen erklären, die auch in den String-Theorien (M-Theorie usw.) essentiell sind. Durch diese zusätzlichen ,„kleinsten" und vernetzten Dimensionen lassen sich neben anderen „skurrilen“ Effekten eben auch Tunnelströme erklären.The tunnel current can be explained by currents in higher dimensions, which are also essential in string theories (M-theory, etc.). These additional "smallest" and interconnected dimensions can also explain tunnel currents, along with other "bizarre" effects.
Ziel ist es für sehr viele Anwendungen im Alltag und in der Industrie bei Umgebungstemperatur / Raumtemperatur eine Supraleitung zu verwirklichen. Dies können z.B. Stromleitungen, Energieerzeugung und - speicherung, im Bereich der Hardware die Datenverarbeitung und (sehr starke) Magnetfelder sein.The aim is to achieve superconductivity for a wide range of everyday and industrial applications at ambient temperature/room temperature. These could include power lines, energy generation and storage, and in the area of hardware, data processing and (very strong) magnetic fields.
Meine Erfindung basiert auf der Weiterentwicklung von Supraleitern:
- Es existieren viele an die Erfindung angelehnte Lösungen, z.B.:
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- There are many solutions based on the invention, for example:
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Die vorhandenen Lösungen erfüllen ihre den Umständen entsprechende Funktion (bzw. sind noch in der Entwicklung), haben aber nicht die Möglichkeiten der o.g. Erfindung.The existing solutions fulfil their function according to the circumstances (or are still under development), but do not have the capabilities of the above-mentioned invention.
Eine allseits installierbare Lösung ist gewünscht. Die im Schutzanspruch 1 angegebene Erfindung der Hochtemperatur - Supraleitung durch Vervielfachung von Grenzflächeneffekten mit extremer Vergrößerung von Rand-, Ober- und / oder Grenzflächen und damit Stromleitung ohne elektrischen Widerstand, erfüllt diese Anforderungen.A solution that can be installed anywhere is desired. The invention of high-temperature superconductivity specified in claim 1 by multiplying interface effects with extreme enlargement of edge, surface and/or interface surfaces and thus current conduction without electrical resistance meets these requirements.
Ein Ausführungsbeispiel:An example:
Die Supraleitung wird hier beispielhaft am Quanten-Hall-Effekt verdeutlicht. Sie kann aber nach Schutzanspruch 2 auf alle Situationen ausgeweitet werden, bei denen Tunnelströme vorhanden sind.Superconductivity is illustrated here using the quantum Hall effect as an example. However, according to protection claim 2, it can be extended to all situations in which tunnel currents are present.
Wenn der Quanten-Hall-Effekt eintritt (z.B. bei topologischen Isolatoren) fließt Strom nur noch an den Grenzflächen / Rändern. Wie im Schutzanspruch 3 dargestellt werden diese Randströme für den Supraleiter genutzt, indem der supraleitende Anteil aus vielen Rändern, Grenzflächen und / oder sehr große Oberflächen besteht. So ergeben dünnste/ feinste Quanten-Hall-Systeme zusammen einen „großen“ Gesamt - Supraleiter. Dies wird (nach Schutzanspruch 4) durch eine Konstruktion ermöglicht wie z.B. eine kleine Rolle mit extrem dünnen Lagen (
Wie im Schutzanspruch 5 dargestellt kann eine ähnlich große Oberfläche / Rand- bzw. Grenzflächenstrukturen im Querschnitt auch mit einem kleinen Quadrat bzw. Quader erreicht werden, der aus sehr vielen Schichten besteht (
Durch Zusammenschaltung („in Reihe“ und / oder „parallel geschaltet“) der supraleitenden Abschnitte wird - nach Schutzanspruch 6 - die Effektivität / maximale Belastbarkeit usw. dementsprechend erhöht.By interconnecting (“connected in series” and/or “connected in parallel”) the superconducting sections, the effectiveness/maximum load capacity etc. is increased accordingly - according to protection claim 6.
Wie im Schutzanspruch 7 dargestellt werden die Supraleiter je nach Anforderungen isoliert (außen und ggf. auch innerhalb der Konstruktion) und entworfen. Das bedeutet u.a., dass neben den Standardformen wie Draht oder Quaderförmig alle geometrischen Formen möglich sind solange eine Supraleitung erfolgt.As shown in claim 7, the superconductors are insulated (externally and, if necessary, also within the construction) and designed according to requirements. This means, among other things, that in addition to the standard shapes such as wire or cuboid, all geo metric forms are possible as long as superconductivity occurs.
Verschiedenste Materialien und deren Kombinationen / Legierungen / mit unterschiedlichen Mischungen / Anteilen mit Rand- und Grenzflächeneffekten können (nach Schutzanspruch 8) verwendet werden: z.B. aus unterschiedlichen Gruppen des Periodensystems wie seltene Erden, Metalle, Übergangsmetalle aber auch Kunststoffe usw.A wide variety of materials and their combinations / alloys / with different mixtures / proportions with edge and interface effects can be used (according to protection claim 8): e.g. from different groups of the periodic table such as rare earths, metals, transition metals but also plastics, etc.
Wie im Schutzanspruch 9 dargestellt kann innerhalb und / oder außerhalb des Supraleiters bzw. der Gesamtkonstruktion eine Stützvorrichtung sinnvoll sein, die aus Metall, Kunststoff oder anderen Materialien sein kann.As shown in claim 9, a support device inside and/or outside the superconductor or the overall construction can be useful, which can be made of metal, plastic or other materials.
Die Oberflächen / Randstrukturen / Grenzflächen können (nach Schutzanspruch 10) durch eine zusätzliche Porosität noch vergrößert werden (ähnlich: natürliche oder synthetische Zeolithe).The surfaces / edge structures / interfaces can (according to protection claim 10) be further enlarged by additional porosity (similar to natural or synthetic zeolites).
Wie im Schutzanspruch 11 dargestellt werden - wie in Veröffentlichungen beschrieben - die Tunnelströme mit Magnetfeldern und / oder im Vakuum beeinflusst und die Elektronen „weiter geleitet“ (ggf. auch ohne Magnetfelder). Die optimale Kombination von Tunnelströmen, Magnetfeldern, Vakuum usw. muss je nach Konstruktion und Anwendung ermittelt werden.As shown in claim 11 - as described in publications - the tunnel currents are influenced with magnetic fields and/or in a vacuum and the electrons are "passed on" (possibly also without magnetic fields). The optimal combination of tunnel currents, magnetic fields, vacuum, etc. must be determined depending on the design and application.
Referenzreference
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- SupraleiterSuperconductors
- 22
- StützkonstruktionSupport structure
- 33
- Isolierunginsulation
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 000060121310 T2 [0005]DE 000060121310 T2 [0005]
- DE 102008016258 B3 [0005]DE 102008016258 B3 [0005]
- EP 000004287281 A1 [0005]EP 000004287281 A1 [0005]
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- T. Patlatiuk, C. P. Scheller, D. Hill, Y. Tserkovnyak, G. Barak, A. Yacoby, L. N. Pfeiffer, K. W. West & D. M. Zumbühl: Evolution of the quantum Hall bulk spectrum into chiral edge states, Nature Communications 9, Article number: 3692 [0017]T. Patlatiuk, C. P. Scheller, D. Hill, Y. Tserkovnyak, G. Barak, A. Yacoby, L. N. Pfeiffer, K. W. West & D. M. Zumbühl: Evolution of the quantum Hall bulk spectrum into chiral edge states, Nature Communications 9, Article number: 3692 [0017]
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