fi.llcitycouncil.org
Tiede

Mitä suprajohtavissa materiaaleissa todella tapahtuu?

Mitä suprajohtavissa materiaaleissa todella tapahtuu?



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.


Korkean lämpötilan suprajohtavuus voi olla askel lähemmäksi kansainvälisen fyysikkoryhmän työn ansiosta. Tutkimalla kaliumatomien spatiaalisia korrelaatioita lämpötiloissa, jotka ovat hieman absoluuttisen nollan yläpuolella, joukkueen havainnot voivat auttaa tunnistamaan ihanteelliset olosuhteet, joita tarvitaan suprajohtavuuden indusointiin.

[Kuvalähde:MIT - Sampson Wilcox]

Suprajohtavuus: lähes täydellisen tehokas tapa johtaa sähköä materiaaliin eliminoimalla energiahäviöt. Tällä hetkellä tämä tiettyjen materiaalien uskomaton ominaisuus on mahdollista vain tiettyjen, erittäin alhaisissa lämpötiloissa. Jos suprajohtavuus voitaisiin indusoida huoneen lämpötilassa, vaikutus sähköenergian mahdollisiin hyötysuhteisiin olisi poikkeuksellinen. Mutta ymmärrystä siitä, miten suprajohtavuus tapahtuu, vaikeuttaa kykymme visualisoida ilmiötä.

Tätä silmällä pitäen MIT: n tutkijat ovat suunnitelleet 'kvanttisimulaattorin', käyttäen atomeja mallinnamaan elektronien käyttäytymistä suprajohtavassa kiinteässä aineessa.

Ryhmän johtaja, professori Martin Zwierlein, MIT, kertoi MIT Newsille: '' Tästä atomimallista oppimisen avulla voimme ymmärtää, mitä näissä suprajohteissa todella tapahtuu ja mitä pitäisi tehdä korkeamman lämpötilan suprajohtimien saavuttamiseksi toivottavasti huoneenlämpöiseksi. ''

Tiimin atomimalli perustuu vuorovaikutuksessa olevien atomien Fermi-Hubbard-malliin, teoriaa, jota käytetään yleisesti selittämään suprajohtavuuden perusperiaatteita. Aikaisemmin tutkijat ovat pystyneet ennustamaan vain heikosti vuorovaikutuksessa olevien suprajohtavien elektronien käyttäytymistä tämän mallin avulla. Professori Zwierlein selitti:

'' Se on suuri syy, miksi emme ymmärrä korkean lämpötilan suprajohteita, joissa elektronit ovat erittäin voimakkaasti vuorovaikutuksessa. Maailmassa ei ole klassista tietokonetta, joka voisi laskea, mitä tapahtuu hyvin alhaisissa lämpötiloissa vuorovaikutuksessa olevien [elektronien] kanssa. Niiden spatiaalisia korrelaatioita ei myöskään ole koskaan havaittu in situ, koska kenelläkään ei ole mikroskooppia tarkastella jokaista elektronia. '

Jäähdyttämällä tutkittavat kaliumatomit vain muutamaan nanokelviiniin ja vangitsemalla ne laserin muodostamaan ristikkoon, joka luo kaksiulotteisen tason, tutkijat pystyivät tarkkailemaan yksittäisten atomien sijaintia ja vuorovaikutusta. Havaittujen atomien käyttäytyminen vaihteli riippuen kaasun tiheydestä kussakin paikassa.

Alemman tiheyden alueilla - kohti ristikon reunaa - atomista tuli 'epäsosiaalisia'. Tämä on yhdenmukaista kuuluisan 1900-luvun fyysikon Wolfgang Paulin teorian esittämän elektronien käyttäytymisen kanssa, jonka ns. "He kaivavat itselleen pienen tilan, josta on epätodennäköistä, että löydetään toinen kaveri tuosta tilasta", Zwierlein sanoi.

Todella mielenkiintoinen käyttäytyminen tapahtui alueilla, joilla tiheys oli suurempi. Havaitut atomit eivät vain antaneet niputtaa toisiaan, vaan osoittivat myös vuorottelevia magneettisia suuntauksia. Zwierlein selitti: 'Nämä ovat kauniita, antiferromagneettisia korrelaatioita, joissa on ruutukuvio - ylös, alas, ylös, alas.'

Hän jatkoi kuvaamaan näiden atomien epätavallista taipumusta 'hypätä päällekkäin', jolloin tuloksena on tila niputetun atomiparin vieressä. Tämän käyttäytymisen ja edelleen - teoreettisen - korkean lämpötilan suprajohtavuuden edellyttämä samankaltaisuus on vahva. Teoriassa suprajohtavuus voidaan indusoida huoneen lämpötilassa elektroniparien kitkattomalla liikkeellä ristikon sopivasti suurten tilojen välillä. Zwierlein kuvaili sitä seuraavasti:

'Meille nämä vaikutukset tapahtuvat nanokelvinillä, koska työskentelemme laimennettujen atomikaasujen kanssa. Jos sinulla on tiheä aineosa, nämä samat vaikutukset voivat hyvinkin tapahtua huoneen lämpötilassa. '

Lue ryhmän tulokset havainnoistaTiede päiväkirjapaperi.

KATSO MYÖS: Suprajohde-teoriassa voi olla puutteita

Via: MIT

Kirjoittanut Jody Binns


Katso video: Tiedotustilaisuus rajojen terveysturvallisuudesta