211service.com
Legiruotas grafanas turėtų būti superlaidus esant 90 tūkst
Kyla problemų dėl aukštos temperatūros superlaidininkų. Dabar praėjo daugiau nei du dešimtmečiai nuo atradimo, kad kai kurie vario oksidai gali būti superlaidūs aukštesnėje nei 30 K temperatūroje.
Tie metai buvo kupini pažadų, hiperbolių ir karštligiškų tyrimų. Fizikai žino, kad vario oksidai superlaidūs visiškai kitaip nei įprasti BCS superlaidininkai (pagal Bardeeną, Cooperį ir Schriefferį, kurie sukūrė jų teoriją). Ir vis dėlto niekas nesutaria, koks yra naujasis mechanizmas. Taip pat niekas nesukūrė superlaidininko, kuris veiktų tinkama temperatūra, kuri yra aukštesnė už skystojo azoto temperatūrą.
Netgi praėjusiais metais atgimęs jaudulys dėl atradimo, kad magnio diboridas superlaidai aukštoje temperatūroje, tikriausiai senamadišku BCS būdu, netrukus užleido vietą negalavimui, nes fizikai išsiaiškino, kad nesugeba sukurti geresnių superlaidininkų proveržio. Kyla pagunda manyti, kad superlaidininkai niekada nepraeis skysto azoto barjero.
Tačiau šiandien viltis atkurta dėl įspūdingų skaičiavimų, kuriuos atliko Gianluca Savini iš Kembridžo universiteto JK ir pora bičiulių. Jie apskaičiuoja p legiruoto grafano savybes remdamiesi pirmaisiais principais ir teigia, kad jis turėtų būti superlaidus esant švelniai 90 K ar daugiau, gerai aušinimo skystu azotu diapazone.
Be to, p legiruotas grafanas turėtų būti superlaidus taip pat, kaip ir senamadiški BCS superlaidininkai. Tai įdomu, nes visi mano, kad BCS superlaidumas negali veikti aukštoje temperatūroje.
Priežastis yra superlaidžių elektronų ir supančios medžiagos sąveikos energija. Manoma, kad įprastuose BCS superlaidininkuose tai yra tik kelios dešimtys meV. Tačiau vario oksiduose šios sąveikos energija yra keli šimtai meV. Būtent šis skirtumas verčia fizikus manyti, kad BCS superlaidininkai niekada neveiks vario oksidų temperatūroje.
Ir vis dėlto atradimas, kad magnio diboridas superlaidus, kelia iššūkį, kad mąstymas – šių MgB2 sąveikų energija yra daug didesnė. Atrodo, kad trys veiksniai sudaro galimybę tai padaryti, sako Savini ir kt. Pirma, būdinga MgB2 fononų energija, atsirandanti dėl jungties tempimo ir vaidina svarbų vaidmenį padedant superlaidininkams per struktūrą. Antra, medžiagoje esančių būsenų elektronų tankis ir galiausiai jie nurodo pusiausvyrą tarp patrauklios elektronų-fonono jungties ir atstumiančios elektronų-elektronų sąveikos MgB2.
Ar būtų įmanoma rasti medžiagų, kuriose būtų galima toliau manipuliuoti šiais kiekiais? Galite tuo net neabejoti. Savini ir bendradarbiai pastebėjo, kad deimantas su p legirtu turi dvi iš šių savybių, bet yra superlaidus tik esant 4K.
Tačiau jie apskaičiavo, kad p legiruotas grafanas tiksliai atitinka sąskaitą ir turėtų būti superlaidus senoviniu BCS būdu esant 90 K. Be to, jie sako, kad yra užuominų, kad p-legiruoti deimantiniai nanolaidai gali turėti panašių savybių.
Įvairios grupės jau žaidžia su legiruotais deimantiniais nanolaidais.
Viso to pasekmės yra stulbinančios. Pirmiausia – naudingų superlaidžių prietaisų, aušinami tik skystu azotu, galimybė. Pagaliau!
Tačiau yra ir kita, egzotiškesnė reikšmė: sukuriant tranzistorius primenančius vartus iš įvairiais būdais legiruoto grafano, turėtų būti įmanoma sukurti įrenginius, kuriuose būtų galima įjungti ir išjungti superlaidumą. Tai leis sukurti visiškai naują jungiklių klasę.
Tačiau prieš visa tai kažkas turi pagaminti p legiruotą grafaną. Tai bus sunku. Pats grafanas pirmą kartą buvo pagamintas tik pernai Mančesterio universitete. Turėtų būti smagu stebėti lenktynes, skirtas sukurti ir išbandyti p-dopingo versiją.
Nuoroda: arxiv.org/abs/1002.0653 : legiruotas grafanas: didelio Tc elektronų-fononų superlaidininko prototipas