g u t x .com.tr İpek yolu - Çin'i anlamaya götürürüm

Bakır bazlı süperiletkenlerin yeni keşifleri var.Akım akma yeteneği, elektronların düzenlenmesinden gelir.

Bilim adamları, süper iletkenlere dönüştürülebilen şaşırtıcı bir bakır bazlı malzeme sınıfını keşfetmek için güçlü bir bilgisayar modeli kullanıyor. Keşif, onlarca yıllık bir gizem için kışkırtıcı ipuçları ve kuantum hesaplama için ileri bir adım sağladı. Bir maddenin akım akışı yapabilme kabiliyeti, atomlarının içindeki elektronların dizilişinden kaynaklanmaktadır.Bu düzenlemelere veya konfigürasyonlara göre, oradaki tüm malzemeler ya yalıtkan ya da iletkenlerdir. Ancak bakır oksitten yapılan gizemli bir malzeme olan bakırat, bilim camiasında iyi bilinmektedir.

Bazı kimlik problemleri olduğu için hem izolatör hem de iletken yapabilmektedir. Normal koşullar altında, bakır oranlar yalıtkanlardır: elektron akışını engelleyen malzemeler. Ancak kompozisyonu ayarlayarak dünyanın en iyi süper iletkenlerine dönüştürülebilirler. 1986'da, bu süperiletkenliğin keşfi 1987'de kaşifleri için Nobel Ödülü'nü kazandı ve süper hesaplama ve diğer önemli teknolojileri geliştirme sınırsız olasılıklarıyla bilim camiasını cezbetti. Ancak bunu 30 yıllık bir kafa karışıklığı izledi: Bilim adamları, cuprate süperiletkenliğini kodlayan elektronik düzenlemeyi henüz tam olarak çözmediler. Northeastern Üniversitesi'nden Değerli Fizik Profesörü Arun Bansil şunları söyledi:

Bu materyallerin elektronik konfigürasyonlarının haritalanmasının teorik fizikteki en zor zorluklardan biri olduğu söylenebilir. Dahası, süperiletkenlik, yalnızca eksi 149 santigrat derece (veya Uranüs'teki sıcaklık kadar düşük) sıcaklıklarda ortaya çıkan garip bir fenomen olduğundan, önce bunu mümkün kılan mekanizmayı bulmak, araştırmacıların oluşturmasına yardımcı olabilir. Oda sıcaklığında çalışan süper iletken. Şimdi, Bansir ve Northeastern Üniversitesi fizik profesörü Robert Marchevich'in de aralarında bulunduğu bir araştırma ekibi, süperiletkenliği kupaya götüren bu garip mekanizmaları simüle etmek için yeni bir yöntem öneriyor.

Proceedings of the National Academy of Sciences'da yayınlanan bir çalışmada, araştırma ekibi, süperiletkenliğe ulaşmak için itriyum baryum bakır oksit adı verilen bir grup küpratta hareket eden elektronların davranışını doğru bir şekilde tahmin etti. Araştırmalar, bu kupratlarda süperiletkenliğin, özellikle 26'ya kadar çok sayıda elektronik konfigürasyondan geldiğini bulmuştur. Bu geçiş aşamasında, malzeme esasen farklı aşamalarda bir çeşit çorba haline gelecek ve bu harika malzemelerin bölünmüş özellikleri şimdi ilk kez ortaya çıkıyor. Kuprat süperiletkenlerinin iç fiziksel doğası tuhaftır.Markiewicz, bu karmaşıklığın kör ve filler hakkındaki klasik bir Hint efsanesi olduğuna inanıyor.

On yıllardır bu, bakır cevheri üzerinde çalışan teorik fizikçiler için bir şaka oldu. Bu efsaneye göre kör bir kişi, bir fil ile ilk kez karşılaşmakta ve ona dokunarak ne olduğunu anlamaya çalışmaktadır. Ancak her biri vücudun burun, kuyruk veya bacaklar gibi yalnızca bir bölümüne dokunduğundan, farklı (ve sınırlı) bir fil kavramına sahiptirler. Başlangıçta hepsi (bakır madenlerine) farklı şekillerde baktılar, ancak araştırmacılar er ya da geç doğru yolun ortaya çıkacağını biliyorlardı. Kupratların arkasındaki mekanizma, aşırı sıcaklıklarda süper iletken haline gelen diğer malzemelerin arkasındaki kafa karıştırıcı fiziği açıklamaya da yardımcı olabilir.

Ve kuantum hesaplamayı ve verileri ultra yüksek hızlarda işleyen diğer teknolojileri uygulamak için kullanım şekillerini tamamen değiştirin. Araştırma, gerçek bakır oranlarını kullanarak deneylerde nasıl bir araya geldiklerini anlamaya çalışıyor. Kuprat süperiletkenlerini modellemenin son tahlilde zorluğu, en küçük maddenin davranışını ve hareketini ve atom ölçeğindeki her şeyi yöneten tuhaf fiziksel kuralları inceleyen kuantum mekaniğinin tuhaf alanıdır. Herhangi bir malzemede (bir akıllı telefondaki metal gibi) sadece parmak ucu boşluğunda bulunan elektronlar, 1 numarasının ardından 22 sıfıra eşdeğer olabilir.

Kuantum mekaniği alanının doğuşundan bu yana, bu kadar çok sayıda elektronun fiziksel modellemesi son derece zorlu olmuştur. Bilim adamları bu karmaşıklığı, çarpışmaları önlemek için hızlı ve akıllıca uçan bir kavanozdaki kelebekler olarak düşünmeyi severler. İletken malzemelerde elektronlar da hareket ederler ve fiziksel kuvvetlerin birleşik etkisinden dolayı birbirlerinden de kaçarlar. Bu özellikler, küprat malzemelerinin zor modellemesinin özünü oluşturur. Kupratlarla ilgili sorun, metal ile yalıtkan arasında olmaları ve çok iyi bir hesaplama yöntemine ihtiyaç duyulmasıdır.Bu kesişimi sistematik olarak yakalayabilir ve metal ile yalıtkan arasındaki sınırdadırlar.

Dolayısıyla, bu kesişimi sistematik olarak yakalayabilmesi için çok iyi bir hesaplama yöntemine ihtiyaç vardır ve yeni araştırılan model bu davranışı yakalayabilir. Ekipte Tulane Üniversitesi, Finlandiya'daki Lappeenranta Teknoloji Üniversitesi ve Temple Üniversitesi'nden araştırmacılar yer alıyor. Araştırmacılar, geçmişte fizikçilerin yapması gerektiği gibi, hesaplamalarına manuel olarak parametre eklemeye gerek kalmadan elektronik durumları kupratlarda modelleyen ilk kişilerdi. Bunu yapmak için, araştırmacılar itriyum baryum bakır oksit atomlarının enerjisini en düşük seviyede simüle ettiler. Bunu yapmak, araştırmacıların elektronları uyarırken ve hareket ederken izlemelerine olanak tanır ve bu da kritiklikten süper iletkenliğe geçişi destekleyen mekanizmayı tanımlamaya yardımcı olur.

Malzemede sözde boşluk aşaması olarak bilinen bu geçiş, basitçe bir kapı olarak tanımlanabilir. İzolatörde malzemenin yapısı kapalı bir kapı gibidir, hiç kimse geçemez. Kapı bir iletken gibi açıksa, elektronlar kolayca geçebilir. Ancak bu sözde boşluk aşamasından geçen malzemede kapı hafifçe açılacaktır. Bu kapıyı gerçekten açık bir kapıya dönüştüren şeyin dinamikleri hala bir muamma, ancak yeni model bunu yapabilecek 26 elektronik konfigürasyonu yakalıyor. Bu birinci prensip, parametresiz modellemeyi şimdi gerçekleştirme becerisiyle, gerçekten daha ileri gitmek ve umarım bu sözde boşluk aşamasını daha iyi anlamaya başlamak mümkündür.