#話都給我講就好系列-58-20190530
利用 #遺傳學 概念，可以幫忙設計更好的 #超導體？！這可是物理界的大事！
再度是跟超導有關的研究，最近超導界還挺熱鬧的嘛！超導體的應用有兩大挑戰，第一個大家都知道是溫度得降到夠低，才能讓物體進入超導態，第二個就是必須能 #承受巨大的電流。什麼意思呢？
比如說現代化學、生物學研究以及醫學影像的超級兵器：#核磁共振儀NMR（醫學上叫做「#磁振造影MRI」，因為有「核」這個字大家不喜歡～～），要運作需要很大的磁場，可以達到地球磁場的十萬倍等級，#永久磁鐵沒辦法提供這麼大的磁場，所以需要靠電磁鐵，電磁鐵的磁場與電流成正比，所以要大磁場就得超大的電流，可是電流會讓電路發熱，發熱功率為「電流平方×電阻」。這麼大的電流，電磁場的線圈一下子就燒掉了，就算大費周章的冷卻好了，吃掉的電也是超驚人的，超沒效率！這時候，超導體就登場了！因為超導體電阻為零，所以完全不發熱，雖然得要花一番功夫降溫到超導轉變溫度以下並且保持（呼喚 #冰之至高王！#絕對零凍破！），就可以穩定的提供強大的磁場了！所以現在的MRI機器，幾乎都是使用 #超導磁鐵。
不過以大電流供應大磁場，又會衍生別的問題：#磁場太強是會殺死超導的！這不是自相矛盾嗎？這時候就要靠「#第二類超導體」了。這類超導體在外加磁場太大 #麥斯納效應（完全抗磁）擋不住時，不會讓磁場穿過整個超導體殺死整個超導態，而是把磁力線打包成一束一束像麵線般的 #vortex（#渦流）穿過超導體，但是中間還是有很多部分是沒有磁場穿過，而且連成一片的超導態，所以整塊材料的電阻依然是零，因為電子會自己找電子最小的路徑去跑。如此一來，超導體就可以承受強大的磁場（擋不住就開一些路讓它過），而且能夠維持零電阻的狀態。
這些渦流或是磁通量是量子化的，稱為渦流的 #fluxon #磁通子，語感上好像在講「#杯緣子」之類的，感覺可以角色化… #螺旋雙馬尾 的「#學姐」最適合了！
故事還沒結束，加了電流之後，這些磁場渦流可以在超導體上移動，但是因為渦流內部已經不超導了，所以這種運動會導致發熱消耗能量，對超導態不利，如果超導體結構上有一些雜質或缺陷的話，會釘住這些渦流不讓它們跑，所以出現了一個有趣的現象，「適當的」雜質或晶體缺陷分布，可能會讓超導體能承受更大的磁場與電流，也就是更好用。
那就快加雜質啊！還等什麼！BUT！（就是這個BUT）一般來說，雜質或缺陷的存在，很容易破壞各種物性，所以所謂的「適當的」雜質或晶體缺陷分布，這個條件其實非常難抓！
以前都是用「#鍊金術」的方法：Try and Error！慢慢試條件與製程，最近 #美國阿岡國家實驗室（Argonne National Laboratory）的研究團隊，引入遺傳學的概念，開發了新的超導體設計方式。其實概念也不難，將每一種缺陷的型態視為「基因」，整個材料所有的缺陷組合就成了「基因體」，然後讓這些「缺陷基因」隨機突變、複製，模擬演化的過程，而演化的目標就是要讓材料能夠承載更大的電流。結果顯示，從隨機分布的缺陷開始，經過演化之後逐漸變成片狀的排列，同時材料所能承受的臨界電流密度也逐步攀升。
此研究刊登於5月21日的「#美國國家科學院院刊」（PNAS, Proceedings of National Academy of Sciences USA）。
Phys.org 報導：https://phys.org/…/2019-05-power-ai-high-performance-evolut…
PNAS論文：https://www.pnas.org/content/116/21/10291
#超中二物理系主任雜記
#等我征服世界就把超導物理列為全人類必修（這科重修好幾次了）
#生命宇宙與萬事萬物什麼都馬跟物理有關
#話都給我講就好其之58
圖一：「BASTARD！！#暗黑破壞神」中的「冰之至高王」卡魯‧斯發動「絕對零凍破」時，周圍的物質會發生超導現象。（來源：#萩原一至、集英社）
圖二：「磁通子」或是「渦流子」的最佳代言人，廢怯…#魔法少女巴麻美（來源：#新房昭之、Madoka Partners、每日放送）
圖三：第二類超導體磁場大於「第一臨界磁場」時，磁力線會以渦流的方式穿透超導體，但是不破壞超導性。（來源：維基百科）
圖四：模擬結果，A：缺陷演化的過程，B：最佳臨界電流時的缺陷分布狀況，藍色的點表示有渦流穿過，可以看到被缺陷釘住的渦流也形成了接近週期性的結構，C：演化樹，數字代表「第幾代」，端點代表「死掉的結構」，可以看到數字越大時顏色由藍轉紅，代表臨界電流密度逐漸變大（來源：PNAS）
利用 #遺傳學 概念，可以幫忙設計更好的 #超導體？！這可是物理界的大事！再度是跟超導有關的研究，最近超導界還挺熱鬧的嘛！超導體的應用有兩大挑戰，第一個大家都知道是溫度得降到夠低，才能讓物體進入超導態，第二個就是必須能...