no.llcitycouncil.org
Vitenskap

Hva skjer egentlig i superledende materialer?

Hva skjer egentlig i superledende materialer?


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.


Superledningsevne ved høy temperatur kan være et skritt nærmere takket være arbeidet til et internasjonalt team av fysikere. Ved å studere romlige korrelasjoner av kaliumatomer ved temperaturer rett over absolutt null, kan teamets observasjoner bidra til å identifisere de ideelle forholdene som kreves for å indusere superledningsevne.

[Bildekilde:MIT - Sampson Wilcox]

Superledningsevne: den nesten perfekt effektive måten å lede elektrisitet i et materiale via eliminering av energitap. For tiden er denne utrolige egenskapen til visse materialer bare mulig under spesifikke, ekstremt lave temperaturer. Hvis superledningsevne kunne induseres ved romtemperatur, ville virkningen på mulig effektivitet for elektrisk kraft være ekstraordinær. Men å forstå hvordan superledningsevne oppstår hindres av vår evne til å visualisere fenomenet.

Med dette i bakhodet har forskere ved MIT designet en 'kvantesimulator' som bruker atomer til å modellere oppførselen til elektroner i et superledende fast stoff.

Teamleder professor Martin Zwierlein, MIT, rapporterte til MIT News: 'Når vi lærer av denne atommodellen, kan vi forstå hva som virkelig skjer i disse superledere, og hva man bør gjøre for å lage superledere med høyere temperatur, og forhåpentligvis nærmer seg romtemperatur.'

Lagets atommodell er basert på Fermi-Hubbard-modellen av samvirkende atomer, en teori som ofte brukes til å forklare de grunnleggende prinsippene for superledningsevne. Tidligere har forskere bare vært i stand til å forutsi oppførselen til svakt interagerende superledende elektroner ved hjelp av denne modellen. Professor Zwierlein forklarte:

'Det er en stor grunn til at vi ikke forstår høytemperatur superledere, der elektronene samhandler veldig sterkt. Det er ingen klassisk datamaskin i verden som kan beregne hva som vil skje ved svært lave temperaturer til samhandlende [elektroner]. Deres romlige korrelasjoner har heller aldri blitt observert in situ, fordi ingen har et mikroskop å se på hvert eneste elektron. '

Ved å avkjøle kaliumatomene som studeres til bare noen få nanokelviner og fange dem i et lasergenerert gitter som skaper et todimensjonalt plan, var forskere i stand til å observere posisjonene og interaksjonene til individuelle atomer. Oppførselen til de observerte atomer varierte avhengig av gassens tetthet i hver posisjon.

I regionene med lavere tetthet - mot gitterkanten - ble atomene 'usosiale'. Dette samsvarer med oppførselen til elektroner som er teoretisert av den berømte 20. århundre-fysikeren Wolfgang Pauli, hvis såkalte 'Pauli-hull' beskriver elektronenes tendens til å opprettholde en viss sfære av personlig plass. 'De hugger ut litt plass for seg selv der det er svært lite sannsynlig å finne en andre fyr inne i det rommet,' sa Zwierlein.

Den virkelig interessante oppførselen skjedde i regioner med høyere tetthet. De observerte atomene lot seg ikke bare slå sammen, de viste også vekslende magnetiske retninger. Zwierlein forklarte: 'Dette er vakre, antiferromagnetiske sammenhenger, med et rutemønster - opp, ned, opp, ned.'

Han fortsatte med å beskrive den uvanlige tendensen til disse atomene til å "hoppe på hverandre", noe som resulterte i et rom ved siden av et bundet par atomer. Likheten mellom denne oppførselen og den som kreves for - fremdeles teoretisk - superledningsevne ved høy temperatur er sterk. I teorien kan superledningsevne induseres ved romtemperatur via den friksjonsfrie bevegelsen av elektronpar mellom passende store mellomrom i et gitter. Zwierlein beskrev det slik:

'For oss forekommer disse effektene ved nanokelvin fordi vi jobber med fortynnede atomgasser. Hvis du har et tett stykke materiale, kan de samme effektene godt skje ved romtemperatur. '

Les teamets funn i deresVitenskap journalpapir.

SE OGSÅ: Det kan være feil i Superconductor Theory

Via: MIT

Skrevet av Jody Binns


Se videoen: The All New Émonda


Kommentarer:

  1. Rygecroft

    I beg your pardon, this variant does not suit me.

  2. Jugar

    Jeg tror det er den utmerkede ideen.

  3. Heinz

    Rather valuable information

  4. Feliciano

    Kan jeg hjelpe deg?

  5. Kezilkree

    Now everything is clear, thank you for the information.

  6. Meztimuro

    Very curious topic



Skrive en melding