Amerikalı bilim adamları bir atılım yaptılar, süperiletkenlerin iç mekanizmasını keşfettiler ya da küresel bir teknolojik devrime öncülük ettiler!
Bilimin sınırları dünyaya bakıyor
Metal lantan, bakır ve stronsiyum oksidasyon sistemi çoğu insan için özel bir konsepte ve değere sahip olmayabilir, ancak fizikçiler için gelecekteki yüksek sıcaklık süper iletken uygulamalarının hazinesinin kilidini açmak ve böylece yeni bir teknolojiyi başlatmak için bir anahtar olabilir. devrim. Son zamanlarda, Amerika Birleşik Devletleri'nden bilim adamları, gelecekte süper iletken teknolojisinin uygulanması için önemli bir adım atan mucizevi bir malzeme olan kupratları kullanarak süperiletkenlik araştırmasının arkasındaki mekanizmayı keşfettiler.
Yüksek sıcaklık süper iletken (HTS), on binlerce santigrat derecenin altında süper iletken bir malzeme değildir, ancak sıvı nitrojen sıcaklığının (77 K, -196 ° C) üzerinde süper iletken bir etki uygulayan bir malzemeyi ifade eder. Geleneksel düşük sıcaklık süperiletkenlerinin aksine, yüksek sıcaklıklı süperiletken malzemeler çoğunlukla belirli elemanlardan oluşur (genellikle bakır oksit içerir) Bu elemanların mikroskobik düzenlemesi, yüklerin titreşen kafes içinde serbestçe hareket etmesine izin verir.
Yüksek sıcaklıklı süperiletkenlerin uygulama sıcaklığı sınırının nasıl daha da iyileştirileceği, günümüz bilim camiasında önemli bir konudur, ancak buna ek olarak, süperiletkenlerin dahili çalışma mekanizması da bilim adamları için sadece bir gösteri ve çok az şey bilinmektedir. Son zamanlarda, Florida Eyalet Üniversitesi Ulusal Yüksek Manyetik Alan Laboratuvarı'ndan bir araştırma ekibi, süperiletkenlik olgusunun arkasındaki mekanizmaya işaret edebilecek ilginç bir tesadüf buldu.
Çoğu metalde, elektronlar kristal kafes ortamındaki diğer parçacıklarla etkileşime girerek yarı parçacıklar (yoğun madde fiziksel kuantum enerjisi) oluşturur. Yarı parçacıklar yalnızca elektronların ve parçacıkların toplamı değildir, aynı zamanda bazı ayarlamalarla sıradan elektronların tüm özelliklerine sahiptir. Yarı parçacıklar, bir süper iletkende elektrik yüklerinin sıfır dirençle nasıl hareket ettiğini açıklamak için kullanılabilir, bu nedenle yarı parçacıkların durumunun derinlemesine anlaşılması, süper iletkenlerin arkasındaki mekanizmayı çözmenin önemli bir yoludur.
Kuprat süper iletken sistemi, iletken tabakanın "katkılanmasına" yardımcı olmak için ince tabakalar halinde yapılan ve diğer malzemeler arasına sıkıştırılan tipik bir HTS türüdür. Doğru sıcaklıkta, bu birleşik malzeme alışılmadık ve tuhaf özellikler sergiler. Tuhaflık, sıcaklık düşüşü ile titreşen atomların yarattığı direnç arasındaki ilişkiden kaynaklanıyor.
Çoğu metal için sıcaklık arttıkça iç direnç de doğrusal olarak artar, ancak daha düşük sıcaklıklarda bu doğrusal ilişkiden sapacaktır. Bakır oranlarında durum böyle değildir, ancak çok düşük sıcaklıkta süper iletken bölgeye yerleştirilmiş olmasına rağmen, direnç ve sıcaklık arasındaki doğrusal ilişki hala mevcuttur.
Amerikalı araştırmacılar, malzeme direnci ile çevredeki manyetik alan kuvveti B arasındaki ilişkiye büyük ilgi duymaya başladı Bilim adamları 80 Tesla'ya kadar (hastanenin nükleer manyetizmasından 50 kat daha güçlü) bir manyetik alana bir parça lantan, stronsiyum, bakır oksit koydular ve beklenmedik bir şekilde direnç ile manyetik alan kuvveti arasında doğrusal bir ilişki keşfettiler. Fizikçi Arkady Shekhter, deney ve direnç sıcaklığı arasındaki büyük benzerliğin saf bir tesadüf olma ihtimalinin düşük olduğunu ve arkasında çok basit bir ilkenin olabileceğini söyledi.
Bu deneysel sonuç, yalnızca elektronik davranışın korelasyonunu gösterir ve elektronik davranışın korelasyonu, bağımsız yarı partiküllerin herhangi bir etkisini dışlar; bu, lantan stronsiyum bakır oksit gibi HTS'nin tipik iletkenlikten önemli ölçüde farklı olduğu anlamına gelir. Ancak bilim adamı, mevcut bilimsel dilin bunun doğru bir tanımını sağlayamayacağını ve gelecekte bu tür süper iletken materyalleri inşa etmek için yeni yöntemlerin kullanılması gerektiğini de söyledi.
Her halükarda, süperiletken dünya bize adım adım geliyor ...
Araştırma "Science" dergisinde yayınlandı
Metin / Zhu Zhang Hangyu
Referans: Bir kuprat süperiletkeninde ölçekle değişmeyen manyetorezistans, Science, 03 Ağustos 2018: Cilt 361, Sayı 6401, s. 479-481 DOI: 10.1126 / science.aan3178
