Вчені з'ясовують як надпровідність відбувається при високих температурах

DOE/Brookhaven National Lab

Наукові дослідження присвячені розумінню того, як група матеріалів зберігає свої надпровідність, незважаючи на високі температури, розкрила причини, які суперечать ранішім теоретичним висновкам про те, як поводяться метали і звичайні надпровідники.

Осміяння що квантова фізика

Надпровідність є характеристикою, яка дозволяє матеріалу передавати електрику практично без опору. На відміну від звичайної проводки, надпровідний матеріал може дозволити передачу електроенергії без втрати енергії, і без нагрівання.

Проблема, однак, полягає в тому, що більшість надпровідних матеріалів мають складну передумова: кріогенних температурах. При низьких температурах, менше тепла і енергії в матеріалі (наприклад, дроту), щоб змусити електрони рухатися в різних напрямках, що є причиною електричного опору і подальше нагрівання.

Це робить звичайні матеріали надпровідні даремні при кімнатній температурі. Ці матеріали є набагато менш компетентні в місцях, де нагрів неминуче, і де вони найбільш необхідні.

У 1986 році були знайдені мідно-оксидні сполуки, звані купрати, щоб мати можливість підтримувати надпровідність без опору при температурах сотень градусів вище ультра-охолоджених температурах звичайні надпровідники вимагають.

Дивитися це відео, щоб побачити надпровідники на роботі:

Ця унікальна особливість може дозволити без втрат електромереж, потужні суперкомп'ютери, більш економічно ефективних систем транзитних перевезень, які покладаються на магнітної левітації, і, як правило, змінюють спосіб енергію проводиться, передається і використовується. Згодом, пристрої і устаткування машин також буде змінюватися. Вчені намагаються з'ясувати, як це все працює в надії на застосування цього в інженерних майбутніх матеріалів.

Тепер фізики в департаментом США (DOE) Брукхейвенської національної лабораторії енергетики з'ясували це. Відповідь на це питання, однак, що робить їх ще раз викинути попередні переконання в тому, як поводяться частинки-послідовна жарт квантова фізика грає.

30 років для Punchline

Квантова фізика є наукою пацієнт: провівши 30 років шукаючи відповіді, вчені вважають, що вони дивилися на своїх експериментах неправильний шлях, незважаючи на те, що вони були основи застосування, які були "правильні" кілька десятиліть раніше.

"Рішення загадки високотемпературної надпровідності була в центрі уваги фізики конденсованих середовищ протягом більше 30 років", сказав керівник дослідження Іван Божович, старший фізик в галузі фізики конденсованих середовищ Брукхейвенської лабораторії та відділом науки матеріалів. "Наш експериментальний факт дає підставу для пояснення походження високотемпературної надпровідності в купратах-базис, який вимагає абсолютно нової теоретичної основи."

Аналіз тисяч купратних зразків показують, ця здатність залежить від щільності електронних пар або число пар електронів на одиницю площі. Це суперечить стандартної теорії надпровідності, в якій говориться, що це сила взаємодії спарювання електронів, який контролює цю критичну температуру.

Крім цього, їх вимірювання показують точну лінійну залежність між щільністю пари електронів і критичної температури. Чим більше присадками (домішки додають до надпровідниках модулювати їх електричні властивості) були додані, як ці аспекти зменшилися, поки електрони були до спарювання. Це ще одне протиріччя, тому що LCSOs, як очікується, стануть більш резистивная тим більше вони передопірованним.

"Розлад, поділ фаз, або електронна пара поломка матиме зворотний ефект, вводячи розсіювання, що перешкоджає потоку електронів, що робить матеріал більш резистивная, тобто менше металевий," сказав Божович.

Купрати, як відомо, мають менші локальні пари електронів, ніж звичайних надпровідників. Вчені відключили, щоб з'ясувати, що робить електронні пари настільки малі, в цих надпровідниках.

Джерело: Phys.org