هذه المادة من قبل "من حيث المبدأ" (عدد الجمهور قناة الصغرى: principia1687) طبع بإذن،

حظر مستنسخة الثانوية.

عام 1911، أغنيس عند علماء الفيزياء (كاميرلنجث) مع الهيليوم السائل ودرجة الحرارة تنخفض إلى الزئبق المعدني 4 K (-269.15 C) أو أقل، والأشياء المدهشة يحدث: المقاومة اختفت! وجد بالضبط ما يسمى ب الموصلية الفائقة . 1933، ميسنر (والتر ميسنر) وأوكسون رامسفيلد (روبرت أوكسنفيلد) وجدت أنه في حالة فائقة التوصيل، والمجال المغناطيسي داخل موصل جيد للكهرباء هو صفر، والمجال المغناطيسي استبعاده تماما، وهذا هو فائقة التوصيل الكمال ضعف النفاذية المغناطيسية . مقاومة الصفر، وضعف النفاذية المغناطيسية كاملة من الموصلات الفائقة واثنين من الميزات.

تماما على موصل جيد للكهرباء التجريبية FIG المغناطيسي. في الهيليوم السائل شغل ديوار شكل اسطواني القصدير يتم وضعها في مجال مغناطيسي، عندما تكون درجة الحرارة تنخفض من 4.2 K إلى وقت 1.6 K، يتم الحفاظ على قوة المجال المغناطيسي للمغناطيس كهربائي ثابت، ولكن عندما القصدير إلى حوالي 3K موصل جيد للكهرباء، يمكن أن ينظر إليه من وجهة لكثير من أقطاب مغناطيسية صغيرة، واستبعاد التدفق المغناطيسي للخروج من الاسطوانة. | المصدر: ويكيبيديا

يجب عموما أن تبرد الموصلات الفائقة معدني مشترك لالهيليوم السائل قبل الدولة فائقة التوصيل في في درجات حرارة أقل من 30 K (-243.2 C). كل جانب، وعلماء الفيزياء يحاولون العثور على موصل جيد للكهرباء في درجة حرارة الغرفة. 1986، وجدت غورغ بيدنورز وكارل مولر أن خفض إلى 35 K (-238.2 C) درجة الحرارة، ويتم تحويل أكسيد المعادن السيراميك LaBaCuO في فائقة التوصيل الدولة. يفتح اكتشافهم الموصلات الفائقة ذات درجة الحرارة العالية القائمة على النحاس العصر.

1900 السنة - اكتشفت 2015 الموصلات الفائقة التاريخ. دائرة خضراء: موصل جيد للكهرباء المعادن، الماس الأزرق: النحاس على أساس ارتفاع درجة الحرارة موصل جيد للكهرباء، كتلة البرتقال: الموصلات الفائقة القائمة على الحديد. عام 2015، وجد العلماء، HS في 155 جيغا عالية جدا الضغط، في حالة فائقة التوصيل عند درجة حرارة خفضت إلى 203 K (-70 C)، وهي أعلى درجة حرارة التحول للموصل جيد للكهرباء المعروفة حاليا. | المصدر: ويكيبيديا

في الآونة الأخيرة، في مختبر (MagLab) جامعة الوطنية العليا المجال المغناطيسي ولاية فلوريدا في الولايات المتحدة، والعلماء في Cuprate (Cuprate) ارتفاع درجة الحرارة فائقة التوصيل المادي لا (2-س) SrxCuO4 (LSCO) العثور على السلوك، مشيرة إلى أنها تجري الحالي بطريقة تقليدية مع معدن (على سبيل المثال، النحاس) مختلفة. الدراسة، التي نشرت في مجلة "العلوم"، هو لقب من هذه المواد - " معدنية غريبة "لقد أضاف معنى جديدا.

Cuprate هو الموصلات الفائقة ارتفاع في درجة الحرارة (HTS)، وهذا هو، بالمقارنة مع التقليدية LTS (وLTS)، والتي قد تكون على درجة حرارة أعلى، من دون أي خسارة في الطاقة إجراء الحالية. على الرغم من أن العلماء على فهم الآليات الجسدية الموصلية الفائقة انخفاض درجات الحرارة، ولكن لم يتم تصدع سر المواد فائقة التوصيل درجات حرارة عالية. بالضبط كيف الإلكترونية التوصيل في هذه المواد، يبقى السر الأكبر في هذا المجال .

استكشاف "فريدة" دولة معدنية طبيعية التوصيل الإلكترون

MagLab الفيزيائي أركادي Shekhter التركيز على فريق البحث من معدن LSCO الحالة الطبيعية للضوء (عندما تنخفض درجة الحرارة بما فيه الكفاية منخفضة، والموصلات المعدنية من الدولة فائقة التوصيل إلى حالة). ويعتبر هذا cuprate أن تكون دولة عادية من المعدن "غريب"، أو المعدن "سيئة"، ويرجع ذلك جزئيا الإلكترونات لا يمكن إجراء الحالي بشكل خاص.

فريق أركادي Shekhter أدت التجربة في MagLab، MagLab تسلا المغناطيس 100 لديه نبض. | المصدر: الوطنية العليا مختبر المجال المغناطيسي

من قبل أكثر من قرن من الزمان، وقد بدأ العلماء لدراسة المعدنية التقليدية، وعموما الاتفاق على كيفية المعدنية التقليدية غير موصل بالكهرباء. أنها هذه المعادن تهمة وتحمل وحدة تسمى " Quasiparticle "(Quasiparticle)، وعندما تتحرك الإلكترونات في الموصلات، سوف تتفاعل مع الإلكترونات ونوى الموصلات الأخرى، فإن المجال الكهربائي هو تشعر بالانزعاج جودة محمية، لذلك أن الإلكترونات يمكن اعتبار مع" الكتلة الفعالة "من الإلكترونات ليست بالانزعاج المنقولة في الخلاء، أي ما يسمى quasiparticle الإلكتروني عندما التهمة quasiparticle نفذت في الموصلات، سلوكهم مستقلة تقريبا عن بعضها البعض.

ومع ذلك، يمكن للتدفق الحالية شبه الجسيمات شرح كيفية cuprates إجراء ذلك؟ استخدام MagLab معدات حقل نابض (نابض مرفق الميدان) الواقعة في لوس ألاموس، نيو مكسيكو، Shekhter وفريقه بدراسة المشكلة. وسوف توضع LSCO حقل مغناطيسي قوي جدا، مع التيار، ومن ثم قياس المقاومة.

المستمدة البيانات منها، في الواقع، فإن التيار لا يمكن كما السيليكون مخدر أو النحاس كما هو الحال في، عن طريق التوصيل quasiparticle التقليدية. يبدو الكيتونات الملح التجربة أن الدولة المعادن العادية لا "طبيعية" .

وقال Shekhter: "هذا هو وسيلة جديدة لإجراء معدن الحالي، على عكس العلماء حتى الآن قد فهمت والطريقة الوحيدة للوصول إلى نوع من الإجماع - حفنة من شبه الجسيمات الطيران، مثل فعل معظم المعادن."

إن لم يكن شبه جسيمات في LSCO المرحلة معدنية غريبة، التوصيل تهمة بالضبط كيف ذلك؟ تشير البيانات إلى أن، ربما من خلال بعض النوع من التعاون الجماعي بين الإلكترونية .

لقد عرف العلماء قبل LSCO السلوك مثيرة للاهتمام: في ولاية موصل العادية، والتي تتناسب مع مقاومة درجات الحرارة . وهذا هو، عندما ترتفع درجة الحرارة، وزيادة LSCO بما يتناسب مع العائق الحالي، لم يكن الحال في المعادن التقليدية، وإنما يتناسب مع مربع درجة الحرارة.

قرر Shekhter والزملاء، والمجال المغناطيسي بدلا من أن تكون درجة حرارة الاختبار حدودي من LSCO المقاومية . وضعوا معظم المواد 80 تسلا (وعلى النقيض، فإن المجال المغناطيسي الناتجة عن المستشفى حوالي 3 تسلا MRI) من المجال المغناطيسي، وقياس المقاومة. ووجد الباحثون حالة أخرى حيث المقاومة الخطية: كما يزيد قوة المجال المغناطيسي، ويزيد من مقاومة بما يتناسب مع LSCO . وهو أيضا يختلف عن يتناسب العلاقة مع مربع العادية المقاومة المادية المعدنية وقوة المجال المغناطيسي.

(A) في مجموعة من درجات الحرارة من 4K إلى 180K، والعلاقة بين المقاومة والحث المغناطيسي في قوة FIG. ينظر في ولاية المعادن العادية (فوق درجة حرارة التحول، وغير فائقة التوصيل دولة في مجال مغناطيسي منخفض)، المقاومة والحث المغناطيسي تتناسب طرديا مع شدة من الرسم. (B) المقاومة - المغناطيسي معدل تغير الاستقراء (المنحدر من الشكل أ) العلاقة بين درجة الحرارة ويمكن أن يرى، في درجات حرارة منخفضة، والمقاومة لل- تدفق معدل تباين الكثافة المغناطيسية والتشبع، أي المقاومة والحث المغناطيسي ل متناسبة. (C) من سلسلة من كثافة التدفق المغناطيسي من 0T إلى 80T، دولة المعدنية العادية والمقاومة يتناسب مع درجة الحرارة. | المصدر: دوى: 10.1126 / science.aan3178

وقال Shekhter علاقة خطية بين المقاومة وقوة مجال LSCO، المعروفة سابقا علاقة خطية بين المقاومة ودرجة الحرارة شكلت برشاقة مع صورة السيطرة، وهذه الحقيقة مهم جدا. "عادة عندما نرى هذه الظاهرة، وهذا يعني وراء ذلك لديه مبدأ بسيط جدا."

وتشير النتائج عندما تتحرك الإلكترونات في المواد، التي على ما يبدو ليكمل كل منهما الآخر . لبعض الوقت، وعلماء الفيزياء يعتقد دائما أن ارتفاع درجة الحرارة فائقة التوصيل المعروضات المادية فائقة التوصيل لقاء هذا " سلوك الإلكترون مترابط (السلوك مربوط الإلكترون) "، على الرغم من أن الآلية الدقيقة ليست واضحة بعد.

وتشير هذه الأدلة الجديدة التي، LSCO في ولاية موصل العادية أو أنه قد يكون نوعا من مادة غير لإجراء شبه الجسيمات تيار المستقلين، على الرغم من أن هذه المواد لا فائق التوصيل. أما ما هذه المادة في النهاية، لا يزال العلماء ليسوا متأكدين. للعثور على الجواب قد يتطلب طريقة جديدة كاملة للنظر في المشكلة.

وقال Shekhter: "واجهنا حالة وجود أي لغة الحالية لا يمكن وصفها، نحن بحاجة إلى إيجاد لغة جديدة للتفكير في هذه المواد".

يثير بحث جديد أسئلة كثيرة، وكذلك بعض الأفكار الرائعة، بما في ذلك فكرة الملح واحد يمكن تعديلها لمقاومة مختلفة ذاته. وأوضح Shekhter، في المواد المعدنية التقليدية، والمقاومة يمكن تعديلها من قبل مجموعة متنوعة من الطرق - تخيل زر، والصحافة وعلى أي زر ضبط هذه الخاصية. لcuprate، زر واحد فقط لضبط المقاومة، ودرجة الحرارة وقوة المجال المغناطيسي في الطريقة منها أن الضغط على زر.

غريب حقا. ولكن للمعادن غريبة، أن ننظر إلى كمية ليست مفرطة.

المصدر المرجعي:

https://phys.org/news/2018-08-material-unique-behavior-current.html

دوى: 10.1126 / science.aan3178، على نطاق ثابتة المغناطيسية في موصل جيد للكهرباء cuprate