Ağır siklet: Bu teori, süperiletken biliminde doğrudan bir atılımı destekleyen doğrulandı.
Bir madde katı, sıvı veya gaz halinden başka bir duruma değiştiğinde, bir faz değişikliği meydana gelir. Bu faz geçişleri sırasında, sistem aynı anda iki maddenin durumunu görüntüleyebilir. Sıradan metaller süper iletkenlere dönüştürüldüğünde, benzer bir etki de meydana gelir - karakteristikler dalgalanır ve başlangıçta bir duruma ait olan özellikler başka bir duruma getirilir. Harvard Üniversitesi'ndeki bilim adamları, sadece 1 nanometre kalınlığında olan bizmut bazlı iki boyutlu bir süper iletken geliştirdiler. Bilim insanları, bu ultra ince malzeme süper iletkenliğe dönüştürüldüğünde meydana gelen dalgalanmaları inceleyerek, süperiletkenliği yönlendiren süreç hakkında daha kapsamlı bir anlayışa sahip oluyor.
Süper iletken malzeme sıfıra yakın dirençli bir akımı taşıyacak şekilde geliştirildiğinden, hemen hemen her elektrik teknolojisine uygulanabilir. Harvard Üniversitesi bilim adamları, 23 yıl önce ABD Enerji Bakanlığı Argonne Ulusal Laboratuvarı'ndan bilim adamı Valery Winoku tarafından önerilen süper iletken teorisini deneysel olarak doğrulamak için bu yeni teknolojiyi kullandılar. Bilim adamlarının ilgisini çeken bir fenomen, malzeme bir süper iletkene dönüştürüldüğünde, iyi çalışılmış Hall etkisinin tamamen tersine dönmesidir. Normal bir süper iletken olmayan malzeme uygulanan bir akım taşıdığında ve bir manyetik alana maruz kaldığında, malzeme üzerinde bir voltaj oluşur.
Bu normal Hall etkisi, voltajın elektrik alanın yönüne ve akıma bağlı olarak belirli bir yönü göstermesine neden olur. İlginç bir şekilde, malzeme bir süper iletken haline geldiğinde, Hall voltajının tersine döndüğüne dair işaretler vardır. Materyalin "pozitif" kısmı "negatif" kısım olur. Bu iyi bilinen bir fenomendir.
(Daire kartı buraya eklendi, lütfen görüntülemek için Toutiao istemcisine gidin)Bununla birlikte, Hall etkisi, bilim adamları tarafından mükemmel süperiletkenlerin elektronik özelliklerinin türü için ana araç olarak bir malzemeyi incelemek ve yapmak için uzun süredir kullanılmış olsa da, bu ters Hall etkisinin nedeni, özellikle onlarca yıldır bilim adamları için gizemli olmuştur. Yüksek sıcaklık süperiletkenleri açısından bu etki daha güçlüdür.
Değerli bilim adamı ve teorisyen Winokuer ve meslektaşları, yüksek sıcaklık süperiletkenlerinde bu etkinin (ve daha fazlasının) kapsamlı bir tanımını yaptılar. Teori, ilgili tüm itici güçleri dikkate alır ve o kadar çok değişken içerir ki, onu deneylerde test etmek şimdiye kadar gerçekçi görünmüyordu. Şimdiye kadar Vinoku şunları söyledi: Bu problemleri gerçekten çözdüğümüze inanıyoruz, ancak o zamanlar bu formüller pek çok parametre içerdiğinden ve o dönemde mevcut teknoloji kullanılarak yapılan deneylerle karşılaştırılması zor olduğu için işe yaramaz hissetti. Bilim adamları, ters Hail etkisinin, manyetik bir alandaki süper iletken malzemelerde aniden ortaya çıkan manyetik girdap akımlarından kaynaklandığını biliyorlar.
Vorteks, süper iletken elektron sıvısındaki tekil bir noktadır (Cooper çifti) Cooper çifti, malzemedeki Hall etkisine yeni fizik getiren, dolaşan bir süper iletken mikro akım oluşturmak için onun etrafında akar. . Normalde, malzemedeki elektronların dağılımı Hall voltajına neden olur, ancak süper iletkende vorteks harici bir akımın etkisi altında hareket eder ve bu da uçağı uçuşta tutan basınç farkı ile matematiksel olarak ilişkili olan bir elektronik basınç farkı oluşturur. benzer. Bu basınç farklılıkları, tıpkı bir uçağın kanatlarının havanın geçtiği yönü değiştirmesi ve uçağın yükselmesine neden olması gibi, akımın uygulandığı yönü değiştirir. Vorteks hareketi, elektronları farklı şekillerde yeniden dağıtır, böylece Hall voltajı yönü normal saf elektronik Hall voltajına zıttır.
Önceki teoriler, bu girdapların etkilerini nicel olarak tanımlamıştı, ancak bu yalnızca nitel bir anlayış. Şimdi Harvard Üniversitesi'ndeki bilim adamları, bu teoriyi doğrulamak için yeni bir materyal geliştirmek için beş yıl harcadılar. Bu bizmut bazlı ince malzeme aslında sadece bir katman kalınlığındadır, bu nedenle temelde iki boyutludur. Türünün tek örneği, ince film yüksek sıcaklık süperiletkenidir; bu malzemenin üretimi, süperiletken biliminde teknolojik bir atılımdır. Harvard araştırma ekibinin baş bilim adamı Philip Kim şunları söyledi: Boyutu üçten ikiye düşürerek, bu malzemenin özelliklerindeki dalgalanmalar daha belirgin hale geliyor. Ayrıca, aşırı bir malzeme formu oluşturarak çalışmak daha kolaydır.
Önceden önerilen teoriyi ölçmek mümkündür Teorinin tahminlerinden biri, anormal ters Hall etkisinin süperiletken malzemenin sıcaklığı dışında var olabileceğidir. Bu araştırma, teorik tahminlerle tamamen uyumlu olan etkinin nicel bir tanımını sağlar. Ters Hall etkisinde vorteksin oynadığı rol belirlenene kadar, bir ölçüm aracı olarak güvenilir bir şekilde kullanılamaz. Artık bunun doğru olduğunu bildiğimize göre, bu teoriyi geçiş aşamasındaki diğer dalgalanmaları incelemek ve nihayetinde süperiletkenleri daha iyi anlamaya yardımcı olmak için kullanabiliriz. Bu çalışmadaki malzemeler iki boyutlu olsa da, bilim adamları teorinin tüm süperiletkenler için geçerli olduğuna inanıyor.
Gelecekteki araştırmalar, materyallerin derinlemesine incelenmesini içerecektir - girdapların davranışı matematiksel araştırmalarda bile uygulanmıştır. Girdap, topolojik bir nesnenin veya benzersiz geometrik özelliklere sahip bir nesnenin bir örneğidir. Oluşma ve deforme olma biçimleri ve malzemelerin özelliklerini nasıl değiştirdikleri nedeniyle, şu anda matematikte sıcak bir konudur. Teori, girdapların davranışını tanımlamak için topolojiyi kullanır ve maddenin topolojik özellikleri birçok yeni fiziksel fenomeni ortaya çıkarabilir. Bazen yeni ve tuhaf bir şey bulacaksınız, ancak bazen sadece önünüzdeki günlük şeylerin davranışını gerçekten anladığınızı onaylıyorsunuz Araştırma sonuçları "Physics Review Letters" da yayınlanıyor.
