हे काम 1975 मध्ये मॉस्को इन्स्टिट्यूट ऑफ इलेक्ट्रॉनिक टेक्नॉलॉजी येथे डिप्लोमा प्रकल्प पूर्ण झाल्यानंतर सुरू झाले. मग मला हॉट इलेक्ट्रॉन्स वापरून एक फिल्म सक्रिय घटक तयार करायचा होता. पण जेव्हा मी 1963 मध्ये प्रस्तावित केलेल्या Ginzburg-Kirzhnits गृहीतकाबद्दल शिकलो, तेव्हा मला जाणवले की मला जे सँडविच तयार करायचे होते ते या गृहीतकाच्या गरजा पूर्ण करतात.

1957 मध्ये बर्डीन-कूपर-श्रिफर यांनी सुपरकंडक्टिव्हिटीचा सिद्धांत तयार केला, जिथे सुपरकंडक्टिव्हिटीच्या घटनेतील मुख्य भूमिका फोनॉन्सच्या परस्परसंवादाद्वारे जोडलेल्या इलेक्ट्रॉनच्या निर्मितीवर नियुक्त केली गेली होती आणि धातूच्या सुपरकंडक्टिव्हिटीच्या स्थितीत संक्रमणाचे गंभीर तापमान द्वारे निर्धारित केले जाते. फोनन्सचे विशिष्ट वैशिष्ट्यपूर्ण तापमान. हे वैशिष्ट्यपूर्ण तापमान फोनॉन्सच्या डेबी तापमानाच्या अंदाजे समान आहे आणि धातूच्या सुपरकंडक्टिंग स्थितीत संक्रमणाचे गंभीर तापमान सूत्राद्वारे निर्धारित केले जाते:

कुठे g इलेक्ट्रॉन्समधील आकर्षण शक्तीचे स्थिर प्रमाण. फोनॉन्सचे डेबी तापमान अनेकशे अंशांपेक्षा जास्त असू शकत नाही, त्यावेळच्या सुपरकंडक्टिव्हिटीच्या फोनॉन मेकॅनिझमचा अंदाजे अंदाज असे दर्शवितो की फोनॉन यंत्रणेचे गंभीर तापमान 25°K पेक्षा जास्त असू शकत नाही. म्हणून, Ginzburg - Kirzhnits ने इतर कणांचा वापर करून जोडणी करण्याचा प्रस्ताव दिला. इलेक्ट्रॉन, उदाहरणार्थ इलेक्ट्रॉन एक्सिटॉन प्रकार. एक्सिटॉन्सचे डेबी तापमान हजारो आणि अगदी हजारो अंश असू शकते, ढोबळ सैद्धांतिक गणनेवरून असे दिसून आले आहे की एखाद्या धातूच्या सुपरकंडक्टिंग स्थितीत संक्रमण करण्यासाठी एक्सिटॉनिक यंत्रणेचे गंभीर तापमान 300 ° के किंवा त्याहून अधिक पोहोचू शकते, जे संबंधित आहे. खोलीच्या तपमानावर आणि त्याहून अधिक. सुपरकंडक्टिव्हिटीच्या एक्सिटॉन मेकॅनिझमसाठी गिन्झबर्ग-किर्झनिट्झ सँडविचची रचना अशा प्रकारे जन्माला आली, जी तुम्ही आकृती 1 मध्ये पाहिली आहे, जरी आता मला खात्री आहे की अशा सँडविचमध्ये एक्सिटॉन्सच्या परस्परसंवादाद्वारे इलेक्ट्रॉन जोडणी कधीही होणार नाही.

अंजीर.1 सुपरकंडक्टिव्हिटीच्या एक्सिटॉन यंत्रणेसाठी सँडविच.

शिवाय, मी असे म्हणू शकतो की उच्च-तापमान सुपरकंडक्टिव्हिटीच्या एक्सिटॉनिक सिद्धांताच्या विकासादरम्यान, इलेक्ट्रॉन वेव्ह फंक्शन्सची गणना करताना एक चुकीची नोंद केली गेली होती, म्हणून एक्सिटॉन यंत्रणेचे गंभीर तापमान केवळ खोलीच्या तापमानापर्यंतच पोहोचू शकत नाही, तर ते अनेक ओलांडू शकते. वेळा त्या वेळी, मला उच्च-तापमान सुपरकंडक्टिव्हिटीच्या सिद्धांताच्या विकासकांपैकी एकाशी भेटण्याची संधी मिळाली. जेव्हा मी त्याला विचारले की डायलेक्ट्रिकच्या पातळ थराने वेढलेले आणि आंतरपरमाण्विक अंतरापर्यंत संकुचित केलेले धातूचे गोळे असलेल्या संरचनेत सुपरकंडक्टिव्हिटीची एक्सिटॉनिक यंत्रणा उद्भवू शकते का. त्यांनी उत्तर दिले की ते अशा रचनांमध्ये आहे की ते निरीक्षण केले पाहिजे. तेव्हापासून, त्याने मल्टी-लेयर सँडविच तयार करण्यास सुरुवात केली, ज्यामध्ये मुख्य लेयरमध्ये वर नमूद केलेली रचना होती. प्रबंध प्रकल्पाच्या शेवटी, मला आढळले की बऱ्याच नमुन्यांमध्ये वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यांमध्ये वर्तमान उडी आहेत आणि त्यांची चालकता विशिष्ट व्होल्टेजच्या परिमाणाच्या क्रमाने बदलते. हे चित्र 2 मध्ये दाखवले आहे. आकृती 3 सुपरकंडक्टर-इन्सुलेटर-सुपरकंडक्टर संरचनांचे वैशिष्ट्यपूर्ण वैशिष्ट्य दर्शवते.

Fig.2 V.A.H. नमुने मोजले 1976 मध्ये

अंजीर. 3 संरचनांची विशिष्ट वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्ये सुपरकंडक्टर इन्सुलेटर सुपरकंडक्टर.

अभ्यासलेल्या घटनेतील वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्याचे असे वर्तन केवळ सुपरकंडक्टर-इन्सुलेटर-सुपरकंडक्टर संरचनांमध्ये अस्तित्वात आहे (S - I -एस). मी पुन्हा उच्च-तापमान सिद्धांताच्या विकसकांपैकी एकाला भेटलो आणि मी त्याला हे पटवून दिले की अशी वैशिष्ट्ये संरचनांद्वारे दिली जाऊ शकतात.S-I-एस. त्याचा या परिणामांवर विश्वास नव्हता, कारण त्यांनी सैद्धांतिकदृष्ट्या सिद्ध केले की सुपरकंडक्टिव्हिटीची एक्सिटॉन यंत्रणा व्यवहारात लागू करणे व्यावहारिकदृष्ट्या अशक्य आहे, कारण धातूची जाडी 5Å असणे आवश्यक आहे आणि हा एक अणू स्तर आहे, जो प्राप्त करणे अशक्य आहे. पण सिद्धांत हा सिद्धांत असतो आणि सराव हाच सत्याचा निकष राहतो.

मला वाटले की, असाइनमेंटवर वोरोनेझमध्ये आल्यानंतर मी लगेच काम सुरू ठेवू शकेन. पण नशीब वेगळेच निघाले. आणि जेव्हा मी 1987 मध्ये लेख वाचला. सुपरकंडक्टिंग सिरॅमिक्सच्या शोधाबद्दल, जिथे म्युलर बेडनॉर्झला आले तेव्हा ते लिहिले गेले आणि त्यांनी अनेक आंतरपरमाणू आकारांचे धातूचे गोळे असलेली रचना कशी तयार करावी हे विचारले, ज्याभोवती डायलेक्ट्रिकच्या पातळ थराने वेढलेले आणि आंतरपरमाणू अंतरापर्यंत संकुचित केले गेले. त्याने सिंटरिंग सिरेमिकद्वारे प्रतिसाद दिला. अशाप्रकारे सुपरकंडक्टिंग सिरॅमिक्सचा जन्म झाला; गंभीर तापमान, जे त्या वेळी 112°K पर्यंत पोहोचले. त्यानंतर, मला वाटले की ते लवकरच खोलीच्या तापमानापर्यंत पोहोचतील. फक्त एकच गोष्ट ज्याने मला थोडे सांत्वन दिले ते म्हणजे नमुने सिंटरिंग सिरेमिकद्वारे नाही तर विशिष्ट वातावरणात नैसर्गिक लागवडीद्वारे प्राप्त केले गेले. या संदेशानंतर मी सुपरकंडक्टिव्हिटी पूर्णपणे सोडून दिली. परंतु सुपरकंडक्टिंग सिरॅमिक्सचा शोध लागल्यानंतर जवळपास वीस वर्षे उलटून गेली आहेत आणि खोलीच्या तापमानात अतिसंवाहकतेचा शोध लागल्याचे कोणतेही वृत्त नाही.

डिसेंबर 2002 मध्ये मला जवळजवळ 30 वर्षांपूर्वी बनवलेले नमुने पुन्हा एकदा तपासण्याची कल्पना आली. मी गॅरेजमध्ये आलो, माझ्या विद्यार्थ्याची सुटकेस उघडली आणि त्यांना प्रयोगशाळेत आणले. आणि आता मी त्यांच्यावर काय पाहिले त्याबद्दल.

अंजीर मध्ये.4 , तांदूळ.5 , तांदूळ.6 , तुम्हाला तीन आलेख दिसतात आणि VAC., वरअर्ध काय1976 मध्ये जन्मलेल्या, मध्यभागी एक विशिष्ट वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्य आहे. संरचनांसाठी S-I-S,तळाशी CVC. 2002 मध्ये मोजलेले नमुने

Fig.4 V.A.H. मोजमाप 1976 मध्ये

Fig.5 ठराविक V.A.H. S-I-S संरचना.

Fig.6 V.A.H. मोजमाप 2002 मध्ये

त्या सर्वांमध्ये तीन वैशिष्ट्यपूर्ण विभाग आहेत, उच्च प्रतिकारासह प्रारंभी, नंतर जेव्हा व्होल्टेज 2Δ / पर्यंत पोहोचते e , एक वर्तमान उडी, आणि तिसरा मेटल-इन्सुलेटर-मेटल स्ट्रक्चर्समध्ये पारंपारिक बोगद्याप्रमाणे. परंतु जर प्राप्त केलेली वैशिष्ट्ये सुपरकंडक्टिव्हिटीच्या घटनेशी संबंधित असतील, तर तेथे एक गंभीर तापमान असणे आवश्यक आहे ज्यावर सुपरकंडक्टिव्हिटी अदृश्य होते. नमुने थेट वर्तमान स्त्रोताशी जोडताना, वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यावर. एक gestiresis लूप साजरा केला जातो. शिवाय, gestiresis ची रुंदी तापमानाचे कार्य आहे आणि गंभीर तापमानात शून्य होते. अंजीर 7 मध्ये आपण तापमानावरील जेस्टिरेसिस रुंदीचे अवलंबित्व पहा.

अंजीर. 7. तापमानावरील gestiresis च्या रुंदीचे अवलंबन:

a) 77.°K वर, b) 300.°K वर, c) 620°K वर.

असे गृहीत धरले जाऊ शकते की अशा जटिल स्तरित सँडविचमध्ये, हिस्टेरेसिस मोबाइल आयनमुळे होऊ शकते. परंतु या प्रकरणात, घटत्या तापमानासह, gestiresis ची रुंदी कमी झाली पाहिजे, कारण आयनांची गतिशीलता कमी होते. आणि अंजीर 7 च्या आलेखांमध्ये आपण उलट चित्र पाहतो: कमी तापमानासह, जेस्टिरेसिसची रुंदी वाढते, जी केवळ संरचनांसाठी वैशिष्ट्यपूर्ण आहे. S-I-एस. या परिणामांच्या आधारे, आम्ही असा निष्कर्ष काढू शकतो की अभ्यासाधीन नमुन्यांच्या सुपरकंडक्टिंग स्थितीत संक्रमणाचे गंभीर तापमान अंदाजे 620°K आहे. किंवा 350°C.

जर हे नमुने सुपरकंडक्टिंग असतील, तर जोसेफसन प्रभाव त्यांच्यावर उपस्थित असावा. नमुन्याचे भागांमध्ये विभाजन करून, धातूंमधील डायलेक्ट्रिकची जाडी 20 Å पेक्षा जास्त नसलेली क्षेत्रे ओळखली गेली. वक्र ट्रेसर्सवर निवडलेले नमुने मोजताना, 50 हर्ट्झच्या वारंवारतेसह पर्यायी व्होल्टेज लागू करताना. स्क्रीनवर एक लंबवर्तुळ दिसले. तुम्ही हे चित्र 8 मध्ये पाहू शकता

अंजीर.8. अल्टरनेटिंग व्होल्टेजवर लंबवर्तुळ.

अंजीर.9. लंबवर्तुळ अधिक डाळीस्टेप जनरेटर.

मॉस्कोच्या एका प्राध्यापकाने मला सांगितल्याप्रमाणे: लंबवर्तुळाकार लंबवर्तुळाकार त्यात काही मनोरंजक नाही. खरंच, त्याचा योग्य भौमितिक आकार आहे आणि लंबवर्तुळामध्येच काही मनोरंजक नाही. मनोरंजक गोष्ट म्हणजे ते कॅरेक्टरोग्राफ स्क्रीनवर कसे प्राप्त झाले. लंबवर्तुळ प्राप्त करण्याचे दोन मार्ग आहेत: एका सिग्नल स्त्रोताकडून आर-सी साखळीद्वारे किंवा दोन सिग्नल स्त्रोतांकडून. पहिला पर्याय संगणक प्रोग्राम वापरून नक्कल केला गेला. लंबवर्तुळ अनुलंब किंवा क्षैतिज अक्षाजवळ आल्यावर, लंबवर्तुळ सरळ रेषेत क्षीण होत गेले. आणि तुम्ही चित्र 8 मध्ये पाहिल्याप्रमाणे, लंबवर्तुळ जवळजवळ क्षैतिज आहे. याचा अर्थ दोन सिग्नल स्रोत वापरून लंबवर्तुळ प्राप्त झाले. जर एक सिग्नल स्त्रोत वक्र ट्रेसर असेल, तर दुसरा सिग्नल स्त्रोत केवळ अभ्यासाधीन नमुना असू शकतो. अंजीर पाहिल्यास. दुसऱ्या वक्र ट्रेसरवर 9, नंतर स्टेप जनरेटर चालू केल्यावर, लंबवर्तुळावर स्टेप जनरेटरच्या डाळी दिसून येतात. नमुना अशा प्रकारे वागतो की त्याला जे काही सिग्नल मिळतात तेच ते निर्माण करते. मला माहित आहे की जोसेफसन जंक्शन्सद्वारे कमी-फ्रिक्वेंसी जनरेशनबद्दल काहीही माहिती नाही. परंतु ज्यांना या संक्रमणांसह काम करण्याची संधी आहे त्यांच्यासाठी हे तपासणे सोपे आहे. एका सुपरकंडक्टरला कॅपॅसिटन्सद्वारे जोडणे पुरेसे आहे आणि वक्र-कॅरेक्टर स्क्रीनवर तुम्ही लंबवर्तुळ आणि डाळी आणि वक्र-कॅरेक्टरमध्ये वापरलेले इतर कोणतेही सिग्नल पहाल.

डायरेक्ट करंटवर नमुन्यांचा अभ्यास करण्यासाठी, कॅपॅसिटन्स काढला गेला. नमुना वक्र ट्रेसरशी थेट वर्तमान स्त्रोताशी जोडलेला होता. परिणामी, संपूर्ण नमुन्यात शून्य व्होल्टेजवर, त्यातून थेट प्रवाह वाहू लागला. आपण हे चित्र 10 मध्ये पाहू शकता. सुपरकंडक्टिव्हिटीमध्ये, अशा प्रवाहाला स्थिर सुपरकंडक्टिंग जोसेफसन करंट म्हणतात आणि कूपर जोड्यांच्या टनेलिंगमुळे त्यांच्या फेज सुसंगततेचे उल्लंघन होते.

अंजीर 10. सुपरकंडक्टिंग वर्तमान, नमुन्यावरील शून्य व्होल्टेजवर.

अंजीर 11. चुंबकीय वर सुपरकंडक्टिंग करंटचे अवलंबन फील्ड

अंजीर 12. नियंत्रणसहसुपरकंडक्टिंग विजेचा धक्का

जर हे सुपरकंडक्टिंग करंट असेल तर चुंबकीय क्षेत्रात ते विवर्तन पॅटर्न दिले पाहिजे. हा प्रयोग कायमस्वरूपी चुंबक वापरून करण्यात आला आणि चुंबक आणि नमुना यांच्यातील अंतर भिन्न होते. चुंबक आणि नमुना यांच्यातील अंतराचे कार्य म्हणून विद्युतप्रवाह मोजला गेला. आपण चित्र 11 मध्ये प्राप्त केलेले परिणाम पाहू शकता. डावीकडे झुकणे, सुपरकंडक्टिव्हिटीच्या सिद्धांतानुसार, बाह्य क्षेत्रामध्ये स्वतःचे चुंबकीय क्षेत्र जोडण्याशी संबंधित आहे, जे जंक्शनद्वारे उच्च प्रवाहांवर येते. मला लगेच सांगायचे आहे की सँडविच बनवणाऱ्या प्रत्येक लेयरचे स्वतंत्रपणे परीक्षण करताना, वरीलपैकी कोणतीही वैशिष्ट्ये आढळली नाहीत. म्हणून, असे गृहीत धरले जाऊ शकते की कूपर जोड्यांची निर्मिती मुख्य थरातील इलेक्ट्रॉनच्या परस्परसंवादाद्वारे दुसर्या थरातील कणांसह होते. कदाचित ही एक उत्तेजक यंत्रणा आहे. आणि असे असल्यास, सँडविचमध्ये विद्यमान अतिरिक्त धातू इलेक्ट्रोडच्या मदतीने, सुपरकंडक्टिंग करंट सहजपणे नियंत्रित केला जाऊ शकतो. जेव्हा स्टेप जनरेटरमधील डाळी अतिरिक्त इलेक्ट्रोडवर लागू केल्या गेल्या तेव्हा वक्र आलेख स्क्रीनवर आउटपुट वैशिष्ट्यांचे एक कुटुंब दिसू लागले. तुम्ही हे चित्र 12 मध्ये पाहू शकता. हे ट्रान्झिस्टर आउटपुट वैशिष्ट्यांच्या कुटुंबासारखे दिसते. म्हणून, सुपरकंडक्टिंग करंट नियंत्रित करण्याच्या प्रभावाचा वापर करून, विद्युत सिग्नलचे रूपांतर आणि विस्तार करण्यासाठी सक्रिय घटक तयार करणे शक्य आहे. हा प्रभाव वापरून तयार केलेली उपकरणे 0°K पासून तापमानात ऑपरेट करण्यास सक्षम असतील. 620°K पर्यंत. आणि 100 GHz वरील फ्रिक्वेन्सीवर. अशाप्रकारे, अंजीर 12 मध्ये तुम्ही विद्युत सिग्नलचे रूपांतर आणि विस्तार करण्यासाठी पहिल्या सुपरकंडक्टिंग सक्रिय उपकरणाची वैशिष्ट्ये पहा.

आणि आता मायक्रोवेव्ह इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींच्या शोषण आणि उत्सर्जनाच्या अभ्यासाबद्दल. नमुना व्होल्टेज स्रोत म्हणून वक्र ट्रेसरशी जोडलेला होता. जोसेफसन जंक्शनचा प्रारंभिक विभाग अंजीर 13 मध्ये पाहिला जाऊ शकतो.

अंजीर 13. वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्याचा प्रारंभिक विभाग.

अंजीर. 14. वर्तमान-व्होल्टेज वैशिष्ट्यपूर्ण. उघड झाल्यावर मायक्रोवेव्ह इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लाटा.

अंजीर 15. मुख्य थराची रचना.

विभागाच्या सुरूवातीस, हिस्टेरेसिस दिसून येतो, ज्याची रुंदी चुंबकीय क्षेत्रावर अवलंबून असते. जेव्हा चुंबकीय क्षेत्र लागू केले जाते तेव्हा जेस्टिरेसिसची रुंदी वाढते. हे संक्रमण मायक्रोवेव्हच्या संपर्कात होते. रेडिएशन, आणि परिणाम अंजीर मध्ये सादर केले आहेत. 14. जसे आपण पाहू शकता, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींच्या शोषणाच्या परिणामी, एक क्षैतिज पायरी तयार झाली. व्होल्ट्समधील या पायरीची विशालता विकिरण वारंवारता, इलेक्ट्रॉनचा चार्ज आणि प्लँकच्या स्थिरांकाशी संबंधित आहे. प्लँकच्या स्थिरांकाची प्राथमिक मोजमाप आणि गणना दर्शविते की त्याचे मूल्य 0.02 टक्के अचूकतेसह सारणी मूल्याशी जुळते. अचूकता सुधारण्यासाठी, कॅलिब्रेटेड मापन यंत्रे आवश्यक आहेत. आणि आता इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लहरींच्या रेडिएशनबद्दल. जर तुम्ही नमुन्यातून वाहणारा विद्युत् प्रवाह वाढवला तर पृष्ठभागाच्या वर लाल-व्हायलेट प्लाझ्मा बॉल तयार होतात, जे हवेच्या प्लाझ्माशी संबंधित असतात. उत्सर्जित मायक्रोवेव्हची तीव्रता तेव्हा उद्भवते. इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक लाटा हवेच्या रेणूंचे आयनीकरण करण्यासाठी पुरेशी मूल्यांपर्यंत पोहोचतात. प्लाझ्मा मणीच्या निर्मितीच्या परिणामी, नमुन्याच्या पृष्ठभागावर एक ट्रेस तयार होतो, जो किंचित सँडविचच्या मुख्य थराच्या सामग्रीची रचना प्रकट करतो. आपण हे चित्र 15 मध्ये पाहू शकता. फोटो खूप उच्च वाढीवर घेण्यात आला आहे, त्यामुळे स्पष्टता फारशी चांगली नाही.

आता मिळालेल्या निकालांची चर्चा करूया. मला शास्त्रज्ञ आणि तज्ञांना भेटावे लागले. त्यापैकी काही संपर्क घटनांद्वारे प्राप्त झालेले परिणाम स्पष्ट करण्याचा प्रयत्न करतात, जरी ते कोणते हे सांगत नाहीत. म्हणून, मी असे म्हणू इच्छितो की असे दिसते की त्यांना संपर्काच्या घटनेची वैशिष्ट्ये आणि विशेषत: स्ट्रक्चर्समधील बोगद्याच्या घटनेची कमी समज आहे. एस-आय-एस. इतर मान्य करतात की सर्व दिलेली वैशिष्ट्ये रचनांशी संबंधित आहेतएस-I -S, परंतु सुपरकंडक्टिव्हिटीची पुष्टी करण्यासाठी नमुन्यांची डायमॅग्नेटिक संवेदनशीलता मोजणे आवश्यक आहे, कारण सुपरकंडक्टिंग स्थितीत संक्रमण झाल्यावर सर्व सामग्री मजबूत डायमॅग्नेटिक बनतात. मी याशी सहमत आहे. पण दुसऱ्या बाजूने या समस्येकडे जाऊ या. आपण सामग्रीच्या डायमॅग्नेटिक गुणधर्मांवर संशोधन करत आहोत असे समजू या, या कामात दिलेले परिणाम आपल्याला माहित नाहीत आणि या रचना आपल्यापर्यंत येतात. खोलीच्या तपमानावर आम्ही सुपरकंडक्टर्सप्रमाणे त्यांच्यावर मजबूत डायमॅग्नेटिझम शोधतो. ही सुपरकंडक्टिव्हिटी आहे असे आपण म्हणू शकतो का? अर्थात नाही, कारण सुपरकंडक्टिव्हिटीचा मुख्य गुणधर्म म्हणजे जेव्हा कंडक्टरचा प्रतिकार शून्य होतो. अंजीर पाहिल्यास. 10, नंतर शून्य व्होल्टेजवर नमुन्यातून विद्युत प्रवाह वाहतो. आणि हे फक्त पुष्टी करते की नमुन्याचा प्रतिकार शून्य आहे. याव्यतिरिक्त, सर्व जोसेफसन प्रभाव केवळ कूपर जोड्यांच्या टनेलिंगशी संबंधित आहेत आणि अभ्यासाखालील नमुन्यांमध्ये आम्ही जवळजवळ सर्व जोसेफसन प्रभाव पाहतो. याचा अर्थ असा की असा युक्तिवाद केला जाऊ शकतो की अभ्यासाधीन नमुन्यांमध्ये कूपर जोड्या अस्तित्वात आहेत आणि बीसीएस सिद्धांतानुसार कूपर जोड्यांचे अस्तित्व ही सुपरकंडक्टिव्हिटीच्या घटनेची मुख्य अट आहे. संशोधनादरम्यान, एक गंभीर तापमान आणि विद्युत प्रवाह शोधला गेला आणि चुंबकीय क्षेत्रातील नमुने सुपरकंडक्टर-इन्सुलेटर-सुपरकंडक्टर संरचनांप्रमाणेच वागतात. त्यामुळे, डायलेक्ट्रिकच्या पातळ थराने वेढलेले धातूचे गोळे खोलीच्या तपमानावर आणि त्याहून अधिक अतिसंवाहकतेच्या स्थितीत असतात यात शंका नाही. आम्ही शक्य तितक्या लवकर नमुन्यांचा डायमॅग्नेटिक अभ्यास करू. परंतु नमुन्यांचे डायचुंबकीय गुणधर्म पारंपारिक सुपरकंडक्टर्ससारखेच असतील यात शंका नाही, कारण निसर्गात समान गुणधर्म प्रदर्शित करणाऱ्या दोन भिन्न घटना नाहीत. आपण लक्ष दिल्याबद्दल धन्यवाद. या कार्यात सहकार्य आणि सहकार्य करणाऱ्या प्रत्येकाचा मी ऋणी राहीन.

साहित्य:

1. Ginzburg V.L., Kirzhnits D.A. उच्च-तापमान सुपरकंडक्टिव्हिटीची समस्या - एम.: नौका, 1977. - 400 पी.

2.बुक्केल V. सुपरकंडक्टिव्हिटी. – एम.: मीर, 1975.-364 पी.

3. सुपरकंडक्टर्समध्ये सोलिमार एल. टनेल इफेक्ट. - एम.: मीर, 1974.- 428 पी.

4. डेरुनोव व्ही. वेबसाइट

चित्रण कॉपीराइटथिंकस्टॉकप्रतिमा मथळा इलेक्ट्रिकल नेटवर्क तयार करण्यासाठी सुपरकंडक्टरचा वापर केला जाऊ शकतो

अंदाजे -270 अंश सेल्सिअस तापमानात, काही धातू विद्युत प्रवाहाला प्रतिकार न करता जाऊ देतात. तथापि, शास्त्रज्ञांनी सुमारे 130 केल्विन (-143 सेल्सिअस) च्या उच्च तापमानात सुपरकंडक्टिव्हिटी प्राप्त करण्यास शिकले आहे आणि खोलीच्या तापमानात ही मौल्यवान मालमत्ता पुनरुत्पादित केली जाऊ शकते यावर विश्वास ठेवत तेथे थांबू नका.

सुपरकंडक्टर हे प्रतिकारशक्तीच्या पूर्ण अनुपस्थितीद्वारे दर्शविले जातात. तथाकथित प्रकार I सुपरकंडक्टर चुंबकीय क्षेत्र पूर्णपणे विस्थापित करतात.

तत्सम प्रकार II पदार्थ एकाच वेळी सुपरकंडक्टिव्हिटी आणि मजबूत चुंबकीय क्षेत्राच्या उपस्थितीस परवानगी देतात, ज्यामुळे त्यांच्या अनुप्रयोगांची श्रेणी अत्यंत विस्तृत होते.

सुपरकंडक्टिव्हिटी म्हणजे काय?

1911 मध्ये डच रसायनशास्त्रज्ञ आणि भौतिकशास्त्रज्ञ हेके कॅमरलिंग-ओट्स यांनी या घटनेचे वर्णन केले होते. त्याला दोन वर्षांनी नोबेल पारितोषिक मिळाले.

सुपरकंडक्टिव्हिटीची संकल्पना प्रथम सोव्हिएत शिक्षणतज्ज्ञ लेव्ह लँडाऊ यांच्या वैज्ञानिक कार्यात दिसून आली, ज्यांना 1962 मध्ये त्यांच्या कार्यासाठी नोबेल पारितोषिक देखील मिळाले.

तथाकथित “कूपर जोड्य” या संकल्पनेचा वापर करून धातूंची अतिवाहकता स्पष्ट केली आहे: एकूण शून्य कोनीय संवेग असलेल्या क्वांटमद्वारे दोन इलेक्ट्रॉन एकत्र होतात.

अत्यंत कमी तापमानाला थंड झाल्यावर काही धातूंच्या स्फटिक जाळीमध्ये तत्सम इलेक्ट्रॉन जोडणी होतात.

तथापि, नंतर, कपरेट्सच्या मदतीने - उच्च तांबे सामग्रीसह सिरॅमिक्स - शास्त्रज्ञांनी नायट्रोजनच्या उत्कलन बिंदू (-196 सेल्सिअस) पेक्षा लक्षणीय उच्च तापमानात सुपरकंडक्टिव्हिटीचा उदय साध्य केला, ज्यामुळे, द्रव नायट्रोजनच्या व्यापक उत्पादनामुळे, कोणतेही प्रतिकार नसलेले पदार्थ वापरण्यास तुलनेने सोयीस्कर.

या प्रयोगांबद्दल धन्यवाद, सुपरकंडक्टर्स व्यापक झाले आणि आज वापरले जातात, विशेषतः, वैद्यकीय निदान उपकरणांमध्ये इमेजिंगसाठी जसे की चुंबकीय स्कॅनर आणि चुंबकीय रेझोनेटर.

ते भौतिकशास्त्र संशोधनात कण प्रवेगकांमध्ये देखील मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात.

आणि मग ग्राफीन?

ऑल्टो युनिव्हर्सिटी हेलसिंकीचे प्राध्यापक आणि रशियन अकादमी ऑफ सायन्सेसच्या लांडौ इन्स्टिट्यूट ऑफ थ्योरेटिकल फिजिक्स, ग्रिगोरी व्होलोविक, क्वांटम तंत्रज्ञानावरील मॉस्को इंटरनॅशनल कॉन्फरन्सच्या चौकटीत, ग्राफीन, एक सपाट बदल वापरून उच्च तापमानात सुपरकंडक्टिव्हिटीच्या संभाव्य यशाबद्दल बोलले. .

ग्राफीन, सुपरकंडक्टर्सप्रमाणेच, उज्ज्वल भविष्याचा अंदाज आहे - लाइट बल्ब आणि बॉडी आर्मर या दोन्ही उत्पादकांना त्यात रस आहे, मायक्रोइलेक्ट्रॉनिकमध्ये त्याच्या संभाव्यतेचा उल्लेख करू नका.

चित्रण कॉपीराइट IBMप्रतिमा मथळा सामान्य परिस्थितीत, ग्राफीन अर्धसंवाहकाचे गुणधर्म प्रदर्शित करते

सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रज्ञांनी 20 व्या शतकात त्याच्या संभाव्यतेचे वर्णन केले, परंतु ते केवळ 21 व्या शतकात व्यावहारिक संशोधनात आले: हे रशियाचे मूळ रहिवासी कॉन्स्टँटिन नोव्होसेलोव्ह आणि आंद्रेई गीम यांनी ग्राफाईटपासून वेगळे केलेल्या ग्राफीनच्या गुणधर्मांच्या वर्णनासाठी होते.

व्होलोविकच्या मते, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक फील्डच्या गुणधर्मांबद्दलच्या ज्ञानामुळे "आदर्श" ग्राफीनमध्ये पाहिले जाऊ शकणाऱ्या सपाट ऊर्जा बँडवर आधारित सुपरकंडक्टर तयार करणे शक्य होते.

आणि तरीही - खोलीच्या तपमानाचे काय करावे?

आदर्श ग्राफीनच्या सपाट क्षेत्राच्या वैशिष्ट्यामध्ये त्याच्या संपूर्ण विमानात शून्य ऊर्जा असावी.

तथापि, कार्बनच्या द्विमितीय ऍलोट्रॉपिक बदलाची वास्तविक रचना बहुतेक वेळा संरचनेत "चपटी सॉसेज" सारखी असते, असे प्राध्यापक व्होलोविक म्हणतात.

असे असले तरी, तज्ञ निराश होत नाहीत: याक्षणी, सिद्धांतकार सुपरकोल्ड वायूंसह खोलीच्या परिस्थितीत सुपरकंडक्टिव्हिटी तयार करण्यासाठी आवश्यक असलेल्या सपाट ऊर्जा क्षेत्राच्या देखाव्यासाठी अनेक पर्यायांवर काम करत आहेत.

गेल्या वर्षी, स्टॅनफोर्ड युनिव्हर्सिटीच्या अमेरिकन भौतिकशास्त्रज्ञांना हे समजले की ग्राफीनची सुपरकंडक्टिव्हिटी एका "सँडविच" मध्ये एकमेकावर मोनॅटॉमिक कार्बन - प्रत्यक्षात ग्राफीन - आणि कॅल्शियमच्या थरांचा वापर करून व्यवहारात कशी आणली जाऊ शकते.

एक वर्षापूर्वी पासून, ब्रिटिश शास्त्रज्ञ, आम्ही आवश्यक साहित्य उत्पादन खर्च लक्षणीय घट बद्दल बोलू शकता.

वर नमूद केल्याप्रमाणे सर्व तज्ज्ञांनी म्हटल्याप्रमाणे, आता मोठ्या प्रमाणात दोषमुक्त ग्राफीन तयार करण्याचे मार्ग शोधण्याचे आव्हान आहे.

घन, द्रव, वायू, प्लाझ्मा... आणखी काय?

पदार्थाच्या अवस्थेपैकी एक ज्यासाठी सुपरकंडक्टिव्हिटी आणि इतर क्वांटम इफेक्ट्स आढळतात ते म्हणजे बोस-आईनस्टाईन कंडेन्सेट, ज्याला भारतीय भौतिकशास्त्रज्ञ सत्येंद्र बोस आणि अल्बर्ट आइनस्टाईन यांच्या सैद्धांतिक कार्यावरून नाव देण्यात आले आहे.

चित्रण कॉपीराइटविज्ञान फोटो लायब्ररीप्रतिमा मथळा सत्येंद्र बोस यांनी शून्य केल्विन येथे कणांच्या वर्तनाचा अभ्यास केला

हा पदार्थाचा एक विशेष प्रकार आहे - ही फोटॉन आणि बोसॉनशी संबंधित इतर प्राथमिक कणांच्या एकत्रीकरणाची स्थिती आहे, शून्य केल्विनच्या जवळच्या तापमानात.

1995 मध्ये - बोस आणि आइनस्टाईन यांनी सैद्धांतिक औचित्य जारी केल्यानंतर 70 वर्षांनंतर - शास्त्रज्ञ प्रथमच कंडेन्सेटचे निरीक्षण करू शकले.

केवळ 2010 मध्ये भौतिकशास्त्रज्ञांनी फोटॉनसाठी असे कंडेन्सेट मिळवले.

विशेषतः, स्कोल्कोव्हो इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजीच्या शिक्षिका नताल्या बर्लॉफ, ज्यांनी कॉन्फरन्समध्ये भाषण केले, त्यांनी ध्रुवीय कणांच्या वर्तनाचे वर्णन केले - जेव्हा फोटॉन माध्यमाच्या प्राथमिक उत्तेजनांशी संवाद साधतात तेव्हा उद्भवणारे क्वासीपार्टिकल्स.

बर्लॉफ म्हणाली की तिने क्वांटम सिद्धांताचा वापर पंतप्रधान दिमित्री मेदवेदेव आणि उपपंतप्रधान अर्काडी ड्वोरकोविच यांना गेल्या उन्हाळ्यात राष्ट्रीय उपक्रम म्हणून सादर करण्याचा प्रयत्न केला.

स्कोल्कोव्हो इन्स्टिट्यूट ऑफ सायन्स अँड टेक्नॉलॉजीचे काही विद्यार्थी आधीच आंतरराष्ट्रीय संशोधनात सक्रियपणे सहभागी होत आहेत - विशेषतः, बर्लॉफचे विद्यार्थी भौतिकशास्त्रज्ञांच्या संघाचा भाग आहेत जे उल्लेख केलेल्या ध्रुवीयांच्या वर्तनाचे वर्णन करतात.

मॉस्को, 13 सप्टेंबर - RIA नोवोस्ती.ग्रेफाइटचे वैयक्तिक दाणे खोलीच्या तपमानावर पाण्याने प्रक्रिया केल्यानंतर आणि ओव्हनमध्ये भाजल्यानंतर सुपरकंडक्टिंग गुणधर्म प्रदर्शित करू शकतात, जे सुचविते की व्यवहारात सामान्य परिस्थितीत सुपरकंडक्टिव्हिटी प्राप्त केली जाऊ शकते, जर्मन भौतिकशास्त्रज्ञांनी प्रगत सामग्री जर्नलमध्ये प्रकाशित केलेल्या पेपरमध्ये म्हटले आहे.

"एकंदरीत, आमच्या प्रयोगातील डेटा सूचित करतो की खोलीच्या तपमानावर सुपरकंडक्टिव्हिटी व्यवहार्य आहे आणि आम्ही वापरलेल्या पद्धती सुपरकंडक्टरच्या नवीन पिढीसाठी मार्ग मोकळा करू शकतात, ज्यांच्या उदयामुळे मानवतेला फायदे मिळतील ज्यांचे मूल्यांकन करणे अद्याप कठीण आहे," म्हणाले लाइपझिग (जर्मनी) विद्यापीठातील भौतिकशास्त्र संघाचा नेता, पाब्लो एस्क्विनाझी (पाब्लो एस्क्विनाझी).

एस्क्विनाझी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी ग्रेफाइट आणि कार्बनच्या इतर स्वरूपाच्या भौतिक गुणधर्मांचा अभ्यास केला. एका प्रयोगात, शास्त्रज्ञांनी ग्रेफाइट पावडर एका चाचणी ट्यूबमध्ये पाण्याने ओतले, ते ढवळले आणि 24 तास एकटे सोडले. यानंतर, भौतिकशास्त्रज्ञांनी ग्रेफाइट फिल्टर केले आणि 100 अंश तापमानात ओव्हनमध्ये वाळवले.

परिणामी, शास्त्रज्ञांनी अत्यंत मनोरंजक भौतिक गुणधर्मांसह ग्रेफाइट ग्रॅन्यूलचा संच प्राप्त केला. अशा प्रकारे, या धान्यांच्या पृष्ठभागावर अतिसंवाहक गुणधर्म असतात जे 300 अंश केल्विन किंवा 26 अंश सेल्सिअस तापमानातही टिकून राहतात.

हे दाण्यांच्या आत चुंबकीय क्षणाच्या वैशिष्ट्यपूर्ण तीक्ष्ण टप्प्यातील संक्रमणाच्या रूपात प्रकट होते, जे शास्त्रीय उच्च-तापमान सुपरकंडक्टरमध्ये अस्तित्वात आहे. ग्रेफाइटमध्ये अशा सामग्रीची इतर दोन मुख्य वैशिष्ट्ये आहेत की नाही हे भौतिकशास्त्रज्ञ कधीही सत्यापित करू शकले नाहीत: प्रतिकार नसणे आणि तथाकथित मेइसनर प्रभाव - कंडक्टरच्या शरीरातून चुंबकीय क्षेत्राचे संपूर्ण विस्थापन.

तथापि, प्रभावांपैकी एकाचा शोध असे सूचित करतो की उच्च-तापमान सुपरकंडक्टर खोलीच्या तपमानावर कार्य करू शकतात.

दुर्दैवाने, एस्क्विनाझी आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी मिळवलेले ग्रेफाइट धान्य सुपरकंडक्टरसाठी "बांधकाम साहित्य" म्हणून वापरले जाऊ शकत नाही. सर्वप्रथम, ग्रेफाइटच्या वस्तुमानाच्या केवळ 0.0001% मध्ये सुपरकंडक्टिंग गुणधर्म असतात कारण हा प्रभाव फक्त धान्यांच्या पृष्ठभागावर दिसून येतो. दुसरे म्हणजे, ग्रेफाइटचे हे स्वरूप अत्यंत नाजूक आहे, आणि धान्यांचे भौतिक गुणधर्म अगदी कमी विकृतीसह देखील अपरिवर्तनीयपणे गमावले जातात.

त्यांच्या पुढील कार्यामध्ये, भौतिकशास्त्रज्ञांनी धान्यांच्या पृष्ठभागाचा आणि "वॉटर बाथ" आणि त्यानंतरच्या कोरडेपणानंतर त्यांच्या पृष्ठभागावर राहणाऱ्या हायड्रोजन अणूंच्या भूमिकेचा अभ्यास करण्याची योजना आखली आहे. याव्यतिरिक्त, एस्क्विनाझी आणि त्यांचे सहकारी अशा धान्यांमध्ये शून्य प्रतिकार आहे की नाही आणि त्यांच्यामध्ये मेस्नर प्रभाव आढळतो की नाही याची चाचणी घेतील.

सुपरकंडक्टिव्हिटी ही सर्वात रहस्यमय, उल्लेखनीय आणि आशादायक घटनांपैकी एक आहे. सुपरकंडक्टिंग मटेरियल, ज्यांना विद्युत प्रतिरोधक नसतात, ते अक्षरशः कोणत्याही नुकसानाशिवाय विद्युत् प्रवाह चालवू शकतात आणि ही घटना आधीपासूनच काही भागात व्यावहारिक हेतूंसाठी वापरली जात आहे, उदाहरणार्थ, न्यूक्लियर टोमोग्राफी मशीन किंवा कण प्रवेगकांच्या चुंबकांमध्ये. तथापि, विद्यमान सुपरकंडक्टिंग सामग्री त्यांचे गुणधर्म साध्य करण्यासाठी अत्यंत कमी तापमानात थंड करणे आवश्यक आहे. परंतु या वर्षी आणि गेल्या वर्षी शास्त्रज्ञांनी केलेल्या प्रयोगांमुळे काही अनपेक्षित परिणाम मिळाले आहेत जे सुपरकंडक्टर तंत्रज्ञानाची स्थिती बदलू शकतात.

मॅक्स प्लँक इन्स्टिट्यूट फॉर द स्ट्रक्चर अँड डायनॅमिक्स ऑफ मॅटरच्या शास्त्रज्ञांच्या नेतृत्वाखाली शास्त्रज्ञांची एक आंतरराष्ट्रीय टीम, सर्वात आशादायक सामग्रीपैकी एक - उच्च-तापमान सुपरकंडक्टर यट्रिअम-बेरियम-कॉपर ऑक्साईड (YBa2Cu3O6+x, YBCO) , शोधून काढले की या सिरॅमिक सामग्रीला इन्फ्रारेड लेसरच्या प्रकाशाच्या स्पंदनांमध्ये उघड केल्यामुळे सामग्रीचे काही अणू क्रिस्टल जाळीमध्ये त्यांची स्थिती थोडक्यात बदलतात, ज्यामुळे सुपरकंडक्टिव्हिटी प्रभावाचे प्रकटीकरण वाढते.

YBCO कंपाऊंडच्या क्रिस्टल्सची रचना अतिशय असामान्य असते. या स्फटिकांच्या बाहेरील बाजूस कॉपर ऑक्साईडचा एक थर आहे ज्यामध्ये बेरियम, यट्रियम आणि ऑक्सिजन असलेले मध्यवर्ती स्तर आहेत. लेसर प्रकाशाने विकिरणित केल्यावर सुपरकंडक्टिव्हिटीचा परिणाम तांबे ऑक्साईडच्या वरच्या थरांमध्ये तंतोतंत होतो, ज्यामध्ये इलेक्ट्रॉन जोड्यांची, तथाकथित कूपर जोड्यांची तीव्र निर्मिती होते. या जोड्या सुरंगाच्या प्रभावामुळे क्रिस्टल थरांमध्ये फिरू शकतात आणि हे निरीक्षण केलेल्या प्रभावांचे क्वांटम स्वरूप दर्शवते. आणि सामान्य परिस्थितीत, YBCO क्रिस्टल्स केवळ या सामग्रीच्या गंभीर बिंदूपेक्षा कमी तापमानात सुपरकंडक्टर बनतात.

2013 मध्ये केलेल्या प्रयोगांमध्ये, शास्त्रज्ञांना असे आढळून आले की YBCO क्रिस्टलवर शक्तिशाली इन्फ्रारेड लेसर चमकल्यामुळे सामग्री खोलीच्या तापमानावर थोडक्यात सुपरकंडक्टर बनली. हे स्पष्ट आहे की लेसर प्रकाश सामग्रीच्या थरांमधील चिकटपणावर परिणाम करतो, जरी या प्रभावाची यंत्रणा पूर्णपणे स्पष्ट नाही. आणि काय घडत आहे याचे सर्व तपशील शोधण्यासाठी, शास्त्रज्ञ LCLS लेसरच्या क्षमतेकडे वळले, आजपर्यंतचा सर्वात शक्तिशाली एक्स-रे लेसर.

"आम्ही इन्फ्रारेड प्रकाशाच्या डाळींनी सामग्रीला मारण्यास सुरुवात केली, ज्यामुळे काही अणू उत्तेजित झाले, ज्यामुळे ते बऱ्यापैकी मजबूत मोठेपणाने कंपन करू लागले."
- मॅक्स प्लँक इन्स्टिट्यूटचे भौतिकशास्त्रज्ञ रोमन मॅन्कोव्स्की म्हणतात, -"आम्ही स्फटिक जाळीमध्ये नेमके विस्थापनाचे प्रमाण मोजण्यासाठी इन्फ्रारेड लेसर पल्स नंतर लगेच एक्स-रे लेसर पल्स वापरला."

परिणामांवरून असे दिसून आले की इन्फ्रारेड प्रकाशाच्या नाडीने केवळ अणूंना उत्तेजित केले नाही आणि त्यांना कंपन केले, परंतु त्यांना क्रिस्टल जाळीच्या स्थितीपासून दूर नेले. यामुळे कॉपर ऑक्साईड थर आणि क्रिस्टलच्या इतर थरांमधील अंतर फारच कमी काळासाठी कमी झाले, ज्यामुळे त्यांच्या दरम्यान क्वांटम कपलिंग प्रभावाच्या प्रकटीकरणात वाढ झाली. परिणामी, क्रिस्टल खोलीच्या तपमानावर एक सुपरकंडक्टर बनते, जरी ही स्थिती केवळ काही पिकोसेकंदच टिकू शकते.

"आम्ही मिळवलेले परिणाम आम्हाला काही बदल करण्यास आणि उच्च-तापमान सुपरकंडक्टरच्या विद्यमान सिद्धांतामध्ये सुधारणा करण्यास अनुमती देईल. याव्यतिरिक्त, आमचा डेटा उच्च गंभीर तापमानासह नवीन उच्च-तापमान सुपरकंडक्टिंग सामग्री विकसित करणाऱ्या साहित्य वैज्ञानिकांना अमूल्य सहाय्य प्रदान करेल." - रोमन मॅनकोव्स्की म्हणतात, -“आणि शेवटी, मला आशा आहे की, हे सर्व खोली-तापमान सुपरकंडक्टिंग मटेरियलचे स्वप्न पूर्ण करेल ज्याला अजिबात थंड करण्याची आवश्यकता नाही. आणि अशा सामग्रीचा उदय, याउलट, सुपरकंडक्टिव्हिटीच्या घटनेचा फायदा घेणाऱ्या इतर बऱ्याच क्षेत्रांमध्ये यश मिळवू शकतो."