Gør Headway I Search For Zero-Resistance Wonder Materials

{h1}

Et team af forskere målt den elektroniske struktur af supertemperaturledere for at bestemme, hvad der gør dem superledende.

Mysteriet om, hvordan høj temperatur superledere har arbejdet i 30 år, men en ny undersøgelse kan hjælpe med at løse det.

Disse materialer, der har en nul elektrisk modstand under en bestemt temperatur, har en bred vifte af applikationer, fra at gøre mere effektive elnet til at skabe bedre supercomputere og magnetisk levitated tog.

Et team af videnskabsmænd målte den elektroniske struktur af høj temperatur superledere i en ikke-supraledende tilstand og fandt ud af, at bølger af elektrisk opladning producerer snoede lommer af elektroner, som parrer op for at give superledningsevne. [De 9 største uløste mysterier i fysik]

Resultaterne, detaljeret 15. juni i tidsskriftet Nature, kunne pege på at finde nye superledende materialer, siger forskere.

Supermaterials

De fleste materialer er enten ledere af elektricitet eller isolatorer. Ledere har normalt en vis modstand, så en del af den elektriske strøm bliver spredt (normalt som varme). Men superledere er de "perfekte" ledere.

"Hvis du tog en ring af superledende materiale, ville strømmen fortsætte med at strømme igennem universets alder," sagde undersøgelsesforsker Suchitra Sebastian, en anvendt fysiker ved University of Cambridge i England.

Forskere opdagede de første superledere omkring 100 år siden ved at afkøle metaller som kobber, kviksølv og bly under minus 406 grader Fahrenheit (minus 243 grader Celsius), nær absolut nul. Dette kræver flydende helium, som ikke er praktisk at opnå. Derefter opdagede forskere omkring 30 år siden såkaldte højtemperatur superledere - kobberoxider - der kun fungerer minus 211 grader F (minus 135 grader C).

I et normalt metal rejser elektroner sig selv og støder ind i hinanden, men i en superleder rejser de parvis, så de kan flyde glat uden at miste energi. "Det er som at have baner i trafikken," sagde Sebastian.

Forskere ved allerede, at i lavtemperatur superledere er materialets krystalstruktur hvad "limer" elektronerne i par. Men hvad holder elektronerne sammen i høj temperatur superledere har været et mysterium, som har gjort det svært at vide, hvor man kan finde lignende materialer, sagde hun.

Twisted lommer

For at forstå, hvad der gør materialer superledende, arbejder Sebastian med koprater - tynde ark kobber og ilt adskilt af andre typer atomer.

"For det første forsøger jeg at dræbe deres superledningsevne," sagde hun. Nogle mennesker gør dette ved at opvarme materialet over dets superledende temperatur, hvilket bryder op elektronparene. Denne temperaturændring kan dog have uønskede effekter, men i stedet brugte Sebastian et stærkt magnetfelt omkring en million gange styrken af ​​jordens magnetfelt, hvilket forbyder superledningsevne ved at bryde elektronparene.

Mens materialet var i denne ikke-supraledende tilstand, mente Sebastian og hendes kolleger ændringer i modstand, kendt som kvanteoscillationer, som afslører elektronernes struktur.

Tidligere undersøgelser foreslog, at elektroner dannede "lommer" i de stærkeste superledende regioner, men Sebastian fandt i stedet, at elektroner danner snoet lommer i de steder, hvor superledningsevne er svageste.

Bølger af ladning

Sebastian fandt også, at bølger af elektroner, kendt som charge order, er, hvad der producerer disse lommer af elektroner og resulterer i materialets superledende evne. Ligesom en magnet er sammensat af partikler på linje med en form for momentum kaldet spin, indeholder et materiale med ladningsordre partikler, der er justeret med positiv eller negativ ladning.

At vide, at den normale tilstand af en høj temperatur superleder indeholder disse bølger af opladning kunne give forskere spor af, hvor de skal lede efter andre superledere, sagde Sebastian.

Andre undersøgelser har undersøgt disse materialer i deres superledende tilstand, for at forstå, hvorfor elektroner sommetider flyder glat og andre gange bliver kæmmet. Men disse undersøgelser viste ikke, hvordan materialets normale struktur blev superledende.

"I betragtning af at vores eksperiment direkte ser effekten af ​​opladningsordren på den elektroniske struktur, og at den elektroniske struktur er tæt forbundet med superledningsevne - alle komplementære eksperimenter kommer sammen på en meget stærk måde," sagde Sebastian.

Følg Tanya Lewis på Twitter og Google+. Følg os @wordssidekick, Facebook & Google+. Originalartikel om WordsSideKick.com.


Video Supplement: Освобождение: Направление главного удара.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com