उत्तर:

परिचय:

अतिचालक या सुपरकंडक्टर्स, ऐसी सामग्रियां हैं जो विद्युत धारा को बिना प्रतिरोध के प्रवाहित करने की अनुमति प्रदान करती हैं। अतिचालकों में स्वास्थ्य सेवा से लेकर परिवहन तक कई क्षेत्रों में क्रांति लाने की क्षमता है। हालाँकि, मौजूदा अतिचालकों के  संचालन के लिए बेहद कम तापमान और उच्च दाब  की स्थिति की आवश्यकता होती  हैं, जिससे उनके व्यावहारिक अनुप्रयोग सीमित हो जाते हैं। कक्ष ताप  वाले सुपरकंडक्टर्स इस बाधा का समाधान हो सकते हैं।

 मुख्य विषयवस्तु :

 कक्ष ताप वाले अतिचालकों का महत्व:

• विद्युत ऊर्जा संचरण में दक्षता:
  • शून्य विद्युत प्रतिरोध के साथ, कक्ष ताप वाले सुपरकंडक्टर्स बिजली संचरण की दक्षता में काफी वृद्धि करेंगे।
  • उदाहरण के लिए, कॉमनवेल्थ एडिसन ने शिकागो में सुपरकंडक्टिंग ट्रांसमिशन लाइनों की क्षमता का प्रदर्शन किया, जो तांबे के तारों की तुलना में 200 गुना अधिक बिजली प्रवाहित कर सकती है।
• भारत में स्वास्थ्य देखभाल में क्रांतिकारी बदलाव:
  • एमआरआई मशीनें जैसे 1.5 टेस्ला और 3.0 टेस्ला एमआरआई मशीनों की ही तरह, सुपरकंडक्टिंग मैग्नेट पर निर्भर करती हैं।
  • कक्ष ताप वाले सुपरकंडक्टर्स तरल हीलियम शीतलक की आवश्यकता को समाप्त करके एमआरआई परिचालन लागत को काफी कम कर देंगे, जिससे स्वास्थ्य इमेजिंग(Health Imaging) अधिक सुलभ हो जाएगी।
• परिवहन में प्रगति:
  • सुपरकंडक्टिंग इलेक्ट्रोमैग्नेट, जैसा कि जापान में यामानाशी मैग्लेव ट्रेन द्वारा प्रदर्शित किया गया है, ट्रेनों को ऊपर उठा सकता है, जिससे तेज और अधिक कुशल रेल परिवहन संभव हो सकता है।
• क्वांटम कम्प्यूटिंग:
  • सुपरकंडक्टिंग सर्किट क्वांटम प्रोसेसर के लिए मूलभूत इकाइयों, क्यूबिट्स(qubits) के रूप में कार्य कर सकते हैं।
  • हालांकि सुपरकंडक्टिंग क्यूबिट का उपयोग करने वाले वर्तमान क्वांटम कंप्यूटरों को तापमान से संबंधित चुनौतियों का सामना करना पड़ता है, कक्ष ताप वाले सुपरकंडक्टर्स शीतलन आवश्यकताओं को सरल बना देंगे, जिससे बड़े और अधिक शक्तिशाली क्वांटम कंप्यूटरों का मार्ग प्रशस्त होगा।
• व्यापक उपयोगिता अनुप्रयोग:
  • कक्ष ताप वाले सुपरकंडक्टर्स अगली पीढ़ी के कंप्यूटरों के लिए हाई-स्पीड डिजिटल इंटरकनेक्ट, कम-विलंबता वाले ब्रॉडबैंड संचार, बायोमेडिकल के लिए उन्नत सेंसर, सुरक्षा और डीप स्पेस रेडियो(खगोल भौतिकी अनुप्रयोगों के लिए) में नवाचार ला सकते हैं।

कक्ष ताप वाले अतिचालकों के साथ जुड़ी चुनौतियाँ:

• उच्च दाब:
  • अब जबकि नई सामग्रियां कक्ष ताप पर काम कर सकती हैं, उन्हें वायुमंडलीय दाब  से लगभग 10,000 गुना अधिक दाब की आवश्यकता होती है, जिसके लिए मजबूत धातु आवरण की आवश्यकता होती है।
• जांच पड़ताल और बड़े पैमाने पर उत्पादन:
  • रोचेस्टर विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं द्वारा एक नई कक्ष ताप वाली सुपरकंडक्टिंग सामग्री के बारे में हाल ही में की गई घोषणा के जांच पड़ताल की आवश्यकता है।
  • इसके अतिरिक्त, इसके किफायती होने के साथ बड़े पैमाने पर उत्पादन की व्यवहार्यता एक चिंता का विषय बनी हुई है।
• मौजूदा प्रणाली में एकीकरण:
  • नए सुपरकंडक्टिंग सामग्रियों का उपयोग करने के लिए वर्तमान प्रणालियों, चाहे पावर ग्रिड, एमआरआई मशीनें, या क्वांटम कंप्यूटर, को बदलने के लिए पर्याप्त निवेश और बुनियादी ढांचे में बदलाव की आवश्यकता हो सकती है।
• सामग्री की दुर्लभता:
  • वर्तमान में खोजे गए कक्ष ताप वाले सुपरकंडक्टर्स अक्सर दुर्लभ और महंगी सामग्रियों का उपयोग करते हैं, जो बड़े पैमाने के व्यावसायिक अनुप्रयोगों के लिए एक चुनौती हो सकती है।
• स्थायित्व और स्थिरता:
  • विभिन्न वातावरणों और अनुप्रयोगों में इन सुपरकंडक्टर्स की दीर्घकालिक स्थिरता और विश्वसनीयता पर अभी भी शोध चल रहा है।
• उत्पादन:
  • कक्ष ताप वाले सुपरकंडक्टर्स बनाने की प्रक्रिया, विशेष रूप से अनुप्रयोगों के लिए वांछित आकार और कॉन्फ़िगरेशन में, चुनौतियों का सामना कर सकती है।

निष्कर्ष: 

कक्ष ताप वाले सुपरकंडक्टर्स का विकास असंख्य क्षेत्रों के लिए अपार संभावनाएं रखता है। पावर ग्रिड को अधिक कुशल बनाने से लेकर शक्तिशाली क्वांटम कंप्यूटर को सक्षम करने तक, इसके संभावित अनुप्रयोग वृहत हैं। हालाँकि इस मार्ग में चुनौतियाँ भी बनी हुई हैं, विशेष रूप से आवश्यक उच्च दाब और बड़े पैमाने पर उत्पादन की व्यावसायिक व्यवहार्यता के संबंध में। इसके बावजूद भी कक्ष ताप वाले सुपरकंडक्टर्स का आगमन निस्संदेह इलेक्ट्रॉनिक्स और व्यावहारिक भौतिकी में एक महत्वपूर्ण प्रगति है।