Bu çalışma 1975 yılında Moskova Elektronik Teknolojisi Enstitüsü'nde bir diploma projesinin tamamlanması sırasında başladı. Daha sonra sıcak elektronları kullanarak film aktif elemanı oluşturmak istedim. Ancak 1963'te ortaya atılan Ginzburg-Kirzhnits hipotezini öğrendiğimde yaratmam gereken sandviçlerin bu hipotezin gereklerini tam olarak karşıladığını fark ettim.

1957'de Bardeen-Cooper-Schrieffer, süperiletkenlik olgusunda ana rolün, fononlarla etkileşim yoluyla eşleştirilmiş elektronların oluşumuna atandığı ve bir metalin süperiletkenlik durumuna geçişinin kritik sıcaklığının belirlendiği süperiletkenlik teorisini yarattı. fononların belirli bir karakteristik sıcaklığı. Bu karakteristik sıcaklık yaklaşık olarak fononların Debye sıcaklığına eşittir ve metalin süper iletken duruma geçişinin kritik sıcaklığı aşağıdaki formülle belirlenir:

nerede elektronlar arasındaki çekim kuvvetiyle orantılı bir sabittir. Fononların Debye sıcaklığı birkaç yüz dereceyi aşamadığından, o zamanki süperiletkenliğin fonon mekanizmasının kaba bir tahmini, fonon mekanizmasının kritik sıcaklığının 25°K'yi geçemeyeceğini gösterdi. Bu nedenle Ginzburg - Kirzhnits, eşleştirme için başka parçacıkların kullanılmasını önerdi. elektronlar, örneğin elektron eksitonları türü. Eksitonların Debye sıcaklığı binlerce ve hatta onbinlerce derece olabileceğinden, kaba teorik hesaplamalar, bir metalin süperiletken duruma geçişi için eksitonik mekanizmanın kritik sıcaklığının 300 ° K veya daha fazlasına ulaşabileceğini göstermiştir; oda sıcaklığına ve üstüne. Şekil 1'de gördüğünüz süperiletkenliğin uyarılma mekanizması için Ginzburg-Kirzhnitz sandviçinin tasarımı bu şekilde doğdu, ancak artık böyle bir sandviçte elektron eşleşmesinin hiçbir zaman eksitonlarla etkileşim yoluyla gerçekleşmeyeceğinden eminim.

Şekil 1 Süperiletkenliğin uyarılma mekanizması için sandviç.

Üstelik, yüksek sıcaklık süperiletkenliğinin eksitonik teorisinin geliştirilmesi sırasında, elektron dalga fonksiyonlarının hesaplanmasında bir yanlışlık yapıldığını, dolayısıyla eksiton mekanizmasının kritik sıcaklığının sadece oda sıcaklığına değil, aynı zamanda birkaçını aşabileceğini de söyleyebilirim. zamanlar. O sırada yüksek sıcaklıkta süperiletkenlik teorisinin geliştiricilerinden biriyle tanışma fırsatım oldu. Ona, atomlar arası mesafeleri ölçen, ince bir dielektrik tabakasıyla çevrelenmiş ve atomlar arası mesafelere sıkıştırılmış metal toplardan oluşan bir yapıda eksitonik bir süperiletkenlik mekanizmasının ortaya çıkıp çıkamayacağını sorduğumda. Böyle yapılarda dikkat edilmesi gerektiğini söyledi. O zamandan beri, ana katmanın yukarıda belirtilen yapıya sahip olduğu çok katmanlı sandviçler yaratmaya başladı. Tez projesinin sonunda, birkaç örnekte akım-gerilim özelliklerinde akım sıçramaları olduğunu ve belirli bir voltajda iletkenliklerinin büyüklük sırasına göre değiştiğini keşfettim. Bu, Şekil 2'de gösterilmektedir. Şekil 3 süperiletken-yalıtkan-süperiletken yapıların tipik bir özelliğini göstermektedir.

Şekil 2 V.A.H. ölçülen numuneler 1976'da

Şekil 3 Yapıların tipik akım-gerilim özellikleri süper iletken yalıtkan süper iletken.

İncelenen fenomendeki akım-gerilim karakteristiğinin bu davranışı yalnızca süperiletken-yalıtkan-süperiletken yapılarda mevcuttur (S - I -S). Yüksek sıcaklık teorisinin geliştiricilerinden biriyle tekrar tanıştım ve onu bu tür özelliklerin yapılarla verilebileceğine ikna etmeyi başardım.Sİ-S. Bu sonuçlara inanmadı, çünkü süperiletkenliğin eksiton mekanizmasını pratikte uygulamanın neredeyse imkansız olduğunu teorik olarak kanıtladılar, çünkü metalin 5Å kalınlığa sahip olması gerekir ve bu, elde edilmesi imkansız olan bir atomik katmandır. Ancak teori teoridir ve pratik gerçeğin kriteri olarak kalır.

Görev için Voronezh'e geldiğimde hemen çalışmaya devam edebileceğimi düşündüm. Ancak kader farklı çıktı. Ve 1987'de makaleyi okuduğumda. süper iletken seramiklerin keşfi hakkında, Müller Bednorz'a geldiğinde ve ince bir dielektrik tabaka ile çevrelenmiş ve atomlar arası mesafelere sıkıştırılmış çeşitli atomlar arası boyutlarda metal toplardan oluşan bir yapının nasıl oluşturulacağını sorduğunda yazıldığı yer. Seramikleri sinterleyerek yanıt verdi. Süper iletken seramikler böyle doğdu, o zamanlar 112°K'ye ulaşan kritik sıcaklık. Bundan sonra onların yakında oda sıcaklığına ulaşacağını düşündüm. Beni biraz teselli eden tek şey, numunelerin seramiklerin sinterlenmesiyle değil, belirli ortamlarda doğal ekimle elde edilmiş olmasıydı. Bu mesajdan sonra süperiletkenliği tamamen bıraktım. Ancak süperiletken seramiklerin keşfinden bu yana neredeyse yirmi yıl geçti ve oda sıcaklığında süperiletkenliğin keşfedildiğine dair hiçbir rapor yok.

Aralık 2002'de Neredeyse 30 yıl önce yapılmış örnekleri bir kez daha inceleme fikri aklıma geldi. Garaja geldim, öğrencimin çantasını açtım ve laboratuvara getirdim. Ve şimdi onlarda gördüklerim hakkında.

İncirde.4 , pirinç.5 , pirinç.6 , üç grafik görüyorsunuz ve VAC., Yukarıyarı Ne1976 doğumlu, merkezde tipik bir akım-gerilim özelliği var. yapılar için S-I-S,Altta CVC. 2002'de ölçülen numuneler

Şekil 4 V.A.H. ölçülen 1976'da

Şekil 5 Tipik V.A.H. S-I-S yapıları.

Şekil 6 V.A.H. ölçülen 2002 yılında

Hepsinin üç karakteristik bölümü vardır; başlangıçta yüksek dirençle, ardından voltaj 2Δ / değerine ulaştığında e , mevcut bir sıçrama ve üçüncüsü, metal-yalıtkan-metal yapılarda geleneksel tünel açmada olduğu gibi. Ancak elde edilen özellikler süperiletkenlik olgusuyla ilişkiliyse, o zaman süperiletkenliğin ortadan kalktığı kritik bir sıcaklığın olması gerekir. Örnekleri bir doğru akım kaynağına bağlarken, akım-gerilim karakteristiğine göre. bir hareket döngüsü gözlemlenir. Ayrıca, hareket genişliği sıcaklığın bir fonksiyonudur ve kritik bir sıcaklıkta sıfıra eşit olur. Şekil 7'de hareket genişliğinin sıcaklığa bağımlılığını görüyorsunuz.

Şekil 7. Hareket genişliğinin sıcaklığa bağlılığı:

a) 77.°K'de, b) 300.°K'de, c) 620°K'de.

Bu tür karmaşık katmanlı sandviçlerde histerezisin hareketli iyonlardan kaynaklanabileceği varsayılabilir. Ancak bu durumda, sıcaklığın azalmasıyla birlikte iyonların hareketliliği azaldığından hareket genişliğinin de azalması gerekir. Şekil 7'deki grafiklerde ise tam tersi bir tablo görüyoruz: sıcaklık azaldıkça, yalnızca yapılar için tipik olan hareket genişliği artar. Sİ-S. Bu sonuçlara dayanarak, incelenen numunelerin süperiletken duruma geçişindeki kritik sıcaklığın yaklaşık 620°K olduğu sonucuna varabiliriz. veya 350°C.

Eğer bu numuneler süperiletken ise, Josephson etkilerinin üzerlerinde mevcut olması gerekir. Numuneyi parçalara bölerek metaller arasındaki dielektrik kalınlığının 20 Å'yi aşmadığı alanlar belirlendi. Seçilen örnekleri eğri izleyicilerinde ölçerken, 50 Hz frekanslı bir alternatif voltaj uygularken. ekranda bir elips gözlendi. Bunu Şekil 8'de görebilirsiniz.

Şekil 8. Alternatif voltajda elips.

Şekil 9. Elips artı darbeleradım jeneratörü.

Moskovalı bir profesörün bana söylediği gibi: elips olarak elipsin içinde ilginç hiçbir şey yoktur. Aslında doğru geometrik şekle sahiptir ve elipsin kendisinde ilginç hiçbir şey yoktur. İlginç olan karakterograf ekranında nasıl elde edildiğidir. Bir elips elde etmenin iki yolu vardır: bir sinyal kaynağından bir R-C zinciri aracılığıyla veya iki sinyal kaynağından. İlk seçenek bir bilgisayar programı kullanılarak simüle edildi. Elips dikey veya yatay eksene yaklaştıkça elips düz bir çizgiye dönüştü. Şekil 8'de gördüğünüz gibi elips neredeyse yataydır. Bu, elipsin iki sinyal kaynağı kullanılarak elde edildiği anlamına gelir. Bir sinyal kaynağı bir eğri izleyici ise, ikinci sinyal kaynağı yalnızca incelenen örnek olabilir. Şek. Şekil 9'da başka bir eğri izleyicide, adım üreteci açıldığında, elips üzerinde adım üretecinin darbeleri gözlemlenir. Örnek, aldığı sinyal ne olursa olsun onu üretecek şekilde davranır. Josephson bağlantılarıyla düşük frekans üretimi hakkında hiçbir şeyin bilinmediğini biliyorum. Ancak bu geçişlerle çalışma fırsatına sahip olanlar için bunu kontrol etmek kolaydır. Süper iletkenlerden birini kapasitans aracılığıyla bağlamak yeterlidir ve eğri karakteri ekranında bir elips, darbeler ve eğri karakterinde kullanılan diğer herhangi bir sinyali gözlemleyeceksiniz.

Örnekleri doğru akımda incelemek için kapasitans kaldırıldı. Numune, doğru akım kaynağına göre eğri izleyiciye bağlandı. Sonuç olarak, numune boyunca sıfır voltajda, içinden bir doğru akım aktı. Bunu Şekil 10'da görebilirsiniz. Süperiletkenlikte böyle bir akıma sabit süperiletken Josephson akımı denir ve Cooper çiftlerinin faz tutarlılığı ihlal edildiğinde tünellenmesinden kaynaklanır.

Şekil 10. Süper iletken akım, numune üzerinde sıfır voltajda.

Şekil 11. Süperiletken akımın manyetik alana bağımlılığı alanlar.

Şekil 12. Kontrolİlesüper iletken Elektrik şoku

Eğer bu süper iletken bir akımsa, manyetik alanda bir kırınım modeli vermelidir. Deney kalıcı mıknatıslar kullanılarak gerçekleştirildi ve mıknatıs ile numune arasındaki mesafe değişti. Akım, mıknatıs ile numune arasındaki mesafenin bir fonksiyonu olarak ölçüldü. Elde edilen sonuçları Şekil 11'de görebilirsiniz. Süperiletkenlik teorisine göre sola eğim, kavşak boyunca yüksek akımlarda meydana gelen dış alana kendi manyetik alanının eklenmesiyle ilişkilidir. Sandviçi oluşturan her katmanı ayrı ayrı incelediğimizde yukarıdaki özelliklerin hiçbirinin gözlemlenmediğini hemen söylemek isterim. Bu nedenle Cooper çiftlerinin oluşumunun, ana katmandaki elektronların başka bir katmandaki parçacıklarla etkileşimi yoluyla gerçekleştiği varsayılabilir. Belki de bu eksitonik bir mekanizmadır. Ve eğer durum böyleyse, sandviçte bulunan ilave bir metal elektrotun yardımıyla süper iletken akım kolayca kontrol edilebilir. Adım üretecinden gelen darbeler ek elektroda uygulandığında, eğri grafik ekranında bir dizi çıktı özelliği belirdi. Bunu Şekil 12'de görebilirsiniz. Bir transistör çıkış özellikleri ailesine benzer. Bu nedenle, süperiletken akımın kontrol edilmesinin etkisinden yararlanılarak elektrik sinyallerinin dönüştürülmesi ve yükseltilmesi için aktif elemanlar oluşturmak mümkündür. Bu etki kullanılarak oluşturulan cihazlar 0°K'den başlayan sıcaklıklarda çalışabilecektir. 620°K'ye kadar. ve 100 GHz'in üzerindeki frekanslarda. Böylece, Şekil 12'de elektrik sinyallerini dönüştürmek ve yükseltmek için kullanılan ilk süper iletken aktif cihazın özelliklerini görüyorsunuz.

Ve şimdi mikrodalga elektromanyetik dalgaların emilimi ve emisyonunun incelenmesi hakkında. Numune, bir voltaj kaynağı olarak eğri izleyiciye bağlandı. Josephson kavşağının ilk bölümü Şekil 13'te görülebilir.

Şekil 13. Akım-gerilim karakteristiğinin başlangıç ​​bölümü.

Şekil 14. Akım-gerilim karakteristiği. maruz kaldığında Mikrodalga elektromanyetik dalgalar.

Şekil 15. Ana katmanın yapısı.

Bölümün başında genişliği manyetik alana bağlı olan histerezis gözlenir. Manyetik alan uygulandığında hareketin genişliği artar. Bu geçiş mikrodalgalara maruz bırakıldı. radyasyon ve sonuçlar Şekil 1'de sunulmaktadır. 14. Gördüğünüz gibi elektromanyetik dalgaların emilmesi sonucu yatay bir basamak oluştu. Bu adımın volt cinsinden büyüklüğü ışınım frekansı, elektronun yükü ve Planck sabiti ile ilgilidir. Planck sabitinin ön ölçümleri ve hesaplamaları, değerinin yüzde 0,02 doğrulukla tablo değeriyle örtüştüğünü gösteriyor. Doğruluğu artırmak için kalibre edilmiş ölçüm cihazlarına ihtiyaç vardır. Ve şimdi elektromanyetik dalgaların radyasyonu hakkında. Numuneden geçen akımı arttırırsanız, yüzeyin üzerinde hava plazmasına karşılık gelen kırmızı-mor plazma topları oluşur. Bu, yayılan mikrodalgaların yoğunluğu olduğunda meydana gelir. elektromanyetik dalgalar hava moleküllerini iyonize etmeye yetecek değerlere ulaşır. Plazma boncuklarının oluşması sonucunda numunenin yüzeyinde sandviçin ana katmanının malzemesinin yapısını hafifçe ortaya çıkaran bir iz oluşur. Bunu Şekil 15'te görebilirsiniz. Fotoğraf çok yüksek büyütmede çekildi, dolayısıyla netlik pek iyi değil.

Şimdi elde edilen sonuçları tartışalım. Bilim insanları ve uzmanlarla görüşmek zorunda kaldım. Bazıları, hangisi olduğunu söylemese de, temas olgusuyla elde edilen sonuçları açıklamaya çalışıyor. Bu nedenle, yapılarda temas olgusunun ve özellikle tünel olgusunun özellikleri konusunda zayıf bir anlayışa sahip olduklarını söylemek isterim. S-DIR-DİR. Diğerleri ise verilen tüm özelliklerin yapılara karşılık geldiği konusunda hemfikirdir.S-I-S, ancak süperiletkenliği doğrulamak için numunelerin diyamanyetik duyarlılığını ölçmek gerekir, çünkü süperiletken duruma geçiş üzerine tüm malzemeler güçlü diyamanyetik hale gelir. Buna katılıyorum. Ama bu konuya diğer taraftan yaklaşalım. Diyelim ki malzemelerin diyamanyetik özelliklerini araştırıyoruz, bu çalışmada verilen sonuçları bilmiyoruz ve bu yapılar önümüze geliyor. Oda sıcaklığında süperiletkenler gibi güçlü diyamanyetizma tespit ediyoruz. Bunun süperiletkenlik olduğunu söyleyebilir miyiz? Tabii ki hayır, çünkü süperiletkenliğin ana özelliği iletkenin direncinin sıfır olmasıdır. Şek. Şekil 10'da gösterildiği gibi, sıfır voltajda numuneden bir akım akar. Bu da numunenin direncinin sıfır olduğunu doğruluyor. Ek olarak, tüm Josephson etkileri yalnızca Cooper çiftlerinin tünellenmesiyle ilişkilidir ve incelenen örneklerde neredeyse tüm Josephson etkilerini gözlemliyoruz. Bu, incelenen örneklerde Cooper çiftlerinin mevcut olduğunun ve BCS teorisine göre Cooper çiftlerinin varlığının süperiletkenliğin ortaya çıkmasının ana koşulu olduğu iddia edilebileceği anlamına gelir. Araştırma sırasında kritik bir sıcaklık ve akım keşfedildi ve manyetik alandaki numuneler süperiletken-yalıtkan-süperiletken yapılarla aynı şekilde davranıyor. Bu nedenle ince bir dielektrik tabakasıyla çevrelenen metal topların oda sıcaklığı ve üzerinde süper iletkenlik durumunda olduğuna şüphe yoktur. Numunelerin diyamanyetik çalışmalarını en kısa sürede gerçekleştireceğiz. Ancak numunelerin diyamanyetik özelliklerinin geleneksel süperiletkenlerle aynı olacağına şüphe yoktur, çünkü doğada aynı özellikleri sergileyen iki farklı olay yoktur. İlginiz için teşekkür ederiz. Bu çalışmada destek ve yardım sağlayabilecek herkese minnettar olacağım.

Edebiyat:

1. Ginzburg V.L., Kirzhnits D.A. Yüksek sıcaklıkta süperiletkenlik sorunu - M.: Nauka, 1977. – 400 s.

2.Bukkel V. Süperiletkenlik. – M.: Mir, 1975.-364 s.

3. Solimar L. Süperiletkenlerde tünel etkisi. – M.: Mir, 1974.- 428 s.

4. Derunov V. İnternet Sitesi

İllüstrasyon telif hakkı Thinkstock Resim yazısı Süper iletkenler elektrik ağları oluşturmak için kullanılabilir

Yaklaşık -270 santigrat derecede bazı metaller elektrik akımının dirençsiz geçmesine izin verir. Ancak bilim adamları, yaklaşık 130 Kelvin (-143 Santigrat) gibi daha yüksek bir sıcaklıkta süperiletkenliğe ulaşmayı öğrendiler ve bu değerli özelliğin oda sıcaklığında yeniden üretilebileceğine inanarak burada durmuyorlar.

Süper iletkenler, tam bir direnç yokluğu ile karakterize edilir. Tip I süperiletkenler olarak adlandırılanlar manyetik alanı tamamen değiştirirler.

Benzer tip II maddeler aynı zamanda süperiletkenliğin ve güçlü bir manyetik alanın varlığına izin verir, bu da onların uygulama aralığını son derece geniş hale getirir.

Süper iletkenlik nedir?

Bu fenomenin kendisi Hollandalı kimyager ve fizikçi Heike Kammerling-Ottes tarafından 1911'de tanımlandı. İki yıl sonra Nobel Ödülü'nü kazandı.

Süperiletkenlik kavramı ilk olarak Sovyet akademisyen Lev Landau'nun bilimsel çalışmalarında ortaya çıktı; bu arada, bu çalışmasıyla 1962'de Nobel Ödülü'nü de aldı.

Metallerin süperiletkenliği "Cooper çiftleri" olarak adlandırılan kavram kullanılarak açıklanmaktadır: iki elektron, toplam sıfır açısal momentumla bir kuantum yoluyla birleştirilmiştir.

Bazı metallerin kristal kafeslerinde aşırı düşük sıcaklıklara soğutulduğunda benzer elektron çiftleri meydana gelir.

Bununla birlikte, daha sonra, bilim adamları, yüksek bakır içeriğine sahip seramikler olan kupratların yardımıyla, nitrojenin kaynama noktasından (-196 Santigrat) önemli ölçüde daha yüksek sıcaklıklarda süperiletkenliğin ortaya çıkmasını başardılar; bu, sıvı nitrojenin yaygın üretimi göz önüne alındığında, süper iletkenliğin ortaya çıkmasını sağladı. direnci olmayan maddelerin kullanımı nispeten uygundur.

Bu deneyler sayesinde süperiletkenler yaygınlaştı ve günümüzde özellikle manyetik tarayıcılar ve manyetik rezonatörler gibi tıbbi teşhis cihazlarında görüntüleme amacıyla kullanılıyor.

Ayrıca fizik araştırmalarında parçacık hızlandırıcılarda da yaygın olarak kullanılırlar.

Ve sonra grafen?

Aalto Üniversitesi Helsinki ve Rusya Bilimler Akademisi Landau Teorik Fizik Enstitüsü Profesörü Grigory Volovik, Moskova Uluslararası Kuantum Teknolojileri Konferansı çerçevesinde, düz bir modifikasyon olan grafen kullanılarak yüksek sıcaklıklarda süper iletkenliğin olası başarısı hakkında konuştu. .

Süperiletkenler gibi grafenin de parlak bir geleceğe sahip olacağı tahmin ediliyor; mikroelektronik alanındaki umutlarının yanı sıra hem ampul hem de vücut zırhı üreticileri onunla ilgileniyor.

İllüstrasyon telif hakkı IBM'in Resim yazısı Normal koşullar altında grafen yarı iletken özelliklerini gösterir.

Teorik fizikçiler 20. yüzyıl boyunca potansiyelini tanımladılar, ancak pratik araştırmaya ancak 21. yüzyılda geldi: Rusya'nın yerlileri Konstantin Novoselov ve Andrei Geim, grafitten izole edilen grafenin özelliklerinin tanımlanması içindi.

Volovik'e göre elektromanyetik alanların özellikleri hakkındaki bilgi, "ideal" grafende gözlemlenebilen düz enerji bantlarına dayalı bir süperiletken inşa etmeyi mümkün kılabilir.

Ve yine de - oda sıcaklığıyla ne yapmalı?

İdeal grafenin düz bölge özelliği, tüm düzlem boyunca sıfır enerjiye sahip olmalıdır.

Bununla birlikte, Profesör Volovik, karbonun iki boyutlu allotropik modifikasyonunun gerçek yapısının yapı olarak çoğu zaman "düzleştirilmiş bir sosis"e benzediğini söylüyor.

Yine de uzmanların cesareti kırılmış değil: şu anda teorisyenler, aşırı soğutulmuş gazlar da dahil olmak üzere oda koşullarında süperiletkenlik yaratmak için gerekli olan düz enerji bölgesinin ortaya çıkması için çeşitli seçenekler üzerinde çalışıyorlar.

Geçen yıl, Stanford Üniversitesi'nden Amerikalı fizikçiler, tek atomlu karbon (aslında grafen) ve kalsiyumun bir "sandviç" içinde üst üste bindirilmesiyle grafenin süperiletkenliğinin nasıl hayata geçirilebileceğini fark ettiler.

İngiliz bilim adamları, bir yıldan biraz daha uzun bir süre önce, gerekli malzemelerin üretim maliyetinde gözle görülür bir azalmadan bahsedebilirler.

Yukarıda bahsedilen tüm uzmanların söylediği gibi artık zorluk, büyük hacimlerde hatasız grafen üretmenin yollarını bulmaktır.

Katı, sıvı, gaz, plazma... başka ne var?

Süperiletkenlik ve diğer kuantum etkilerinin gözlemlendiği maddenin hallerinden biri, adını Hintli fizikçi Satyendra Bose ve Albert Einstein'ın teorik çalışmalarından alan Bose-Einstein yoğunlaşmasıdır.

İllüstrasyon telif hakkı Bilim Fotoğraf Kütüphanesi Resim yazısı Satyendra Bose, sıfır Kelvin'deki parçacık davranışının incelenmesine öncülük etti

Maddenin özel bir şeklidir; fotonların ve bozonlarla ilgili diğer temel parçacıkların sıfır kelvin'e yakın sıcaklıklarda bir araya gelmesi durumudur.

Bose ve Einstein'ın teorik gerekçelerinin yayınlanmasından 70 yıl sonra, 1995 yılında bilim insanları ilk kez yoğunlaşmayı gözlemleyebildiler.

Fizikçiler ancak 2010 yılında fotonlar için böyle bir yoğunlaşma elde etmeyi başardılar.

Özellikle, konferansta konuşan Skolkovo Bilim ve Teknoloji Enstitüsü'nde öğretmen olan Natalya Berloff, fotonlar ortamın temel uyarımlarıyla etkileşime girdiğinde ortaya çıkan polaritonların - yarı parçacıklar - davranışını anlattı.

Berloff, geçen yaz ulusal bir girişim olarak kuantum teorisinin uygulamasını Başbakan Dmitry Medvedev ve Başbakan Yardımcısı Arkady Dvorkovich'e sunmaya çalıştığını söyledi.

Skolkovo Bilim ve Teknoloji Enstitüsü öğrencilerinden bazıları halihazırda uluslararası araştırmalara aktif olarak katılıyor - özellikle Berloff'un öğrencileri, bahsedilen polaritonların davranışını tanımlayan fizikçilerden oluşan bir ekibin parçası.

MOSKOVA, 13 Eylül - RIA Novosti. Alman fizikçiler Advanced Materials dergisinde yayınlanan bir makalede, tek tek grafit taneciklerinin suyla işlendikten ve fırında pişirildikten sonra oda sıcaklığında süper iletken özellikler gösterebildiğini, bunun da pratikte normal koşullar altında süper iletkenliğin elde edilebileceğini öne sürdüğünü söylüyorlar.

"Genel olarak, deneyimizden elde edilen veriler, oda sıcaklığında süperiletkenliğin mümkün olduğunu ve kullandığımız yöntemlerin, ortaya çıkışı insanlığa değerlendirilmesi hala zor olan faydalar sağlayacak yeni nesil süperiletkenlerin önünü açabileceğini gösteriyor." dedi. fizik ekibinin lideri, Leipzig Üniversitesi'nden (Almanya) Pablo Esquinazi ( Pablo Esquinazi).

Esquinazi ve meslektaşları grafitin ve diğer karbon formlarının fiziksel özelliklerini incelediler. Bir deneyde bilim adamları, grafit tozunu suyla dolu bir test tüpüne döktüler, karıştırdılar ve 24 saat boyunca kendi hallerinde bıraktılar. Bundan sonra fizikçiler grafiti filtrelediler ve 100 derece sıcaklıktaki bir fırında kurutdular.

Sonuç olarak, bilim adamları son derece ilginç fiziksel özelliklere sahip bir dizi grafit granülü elde ettiler. Böylece, bu taneciklerin yüzeyi, 300 derece Kelvin yani 26 santigrat derece sıcaklıkta bile varlığını sürdüren süper iletken özelliklere sahiptir.

Bu, klasik yüksek sıcaklık süperiletkenlerinde bulunan, taneciklerin içindeki manyetik momentin karakteristik keskin faz geçişlerinin ortaya çıkmasıyla ortaya çıktı. Fizikçiler, grafitin bu tür malzemelerin iki ana özelliğine daha sahip olup olmadığını hiçbir zaman doğrulayamadılar: direncin olmaması ve sözde Meissner etkisi - manyetik alanın iletken gövdesinden tamamen yer değiştirmesi.

Ancak etkilerden birinin bile keşfedilmesi, yüksek sıcaklıktaki süperiletkenlerin oda sıcaklığında çalışabileceğini düşündürmektedir.

Ne yazık ki Esquinazi ve meslektaşlarının elde ettiği grafit taneleri süperiletkenler için "yapı malzemesi" olarak kullanılamıyor. Öncelikle grafitin kütlesinin sadece %0,0001'i süperiletken özelliğe sahip çünkü bu etki sadece tanelerin yüzeyinde görülüyor. İkincisi, grafitin bu formu son derece kırılgandır ve tanelerin fiziksel özellikleri en ufak bir deformasyonda bile geri dönülemez bir şekilde kaybolur.

Sonraki çalışmalarında fizikçiler, tanelerin yüzeyini ve "su banyosu" ve ardından kuruduktan sonra yüzeylerinde kalan hidrojen atomlarının rolünü incelemeyi planlıyorlar. Ayrıca Esquinazi ve meslektaşları bu tür tanelerin sıfır dirence sahip olup olmadığını ve Meissner etkisinin bunlarda meydana gelip gelmediğini test edecek.

Süperiletkenlik en gizemli, dikkat çekici ve umut verici olaylardan biridir. Elektrik direnci olmayan süper iletken malzemeler, akımı hemen hemen hiç kayıp olmadan iletebilir ve bu olgu, bazı alanlarda, örneğin nükleer tomografi makinelerinin mıknatıslarında veya parçacık hızlandırıcılarında halihazırda pratik amaçlar için kullanılmaktadır. Ancak mevcut süperiletken malzemelerin özelliklerini kazanabilmeleri için aşırı düşük sıcaklıklara soğutulmaları gerekiyor. Ancak bilim adamlarının bu yıl ve geçen yıl gerçekleştirdiği deneyler, süperiletken teknolojisinin durumunu değiştirebilecek bazı beklenmedik sonuçlar verdi.

Max Planck Maddenin Yapısı ve Dinamiği Enstitüsü'nden bilim adamlarının liderliğindeki uluslararası bir bilim insanları ekibi, en umut verici malzemelerden biri olan yüksek sıcaklıktaki süper iletken itriyum-baryum-bakır oksit (YBa2Cu3O6+x, YBCO) ile çalışıyor. bu seramik malzemenin kızılötesi lazerden gelen ışık darbelerine maruz bırakılmasının, malzemenin bazı atomlarının kristal kafes içindeki konumlarını kısa süreliğine değiştirmesine neden olduğunu ve süperiletkenlik etkisinin tezahürünü arttırdığını keşfetti.

YBCO bileşiğinin kristalleri çok sıra dışı bir yapıya sahiptir. Bu kristallerin dışında baryum, itriyum ve oksijen içeren ara katmanları kaplayan bir bakır oksit tabakası vardır. Lazer ışığıyla ışınlandığında süperiletkenliğin etkisi, Cooper çiftleri olarak adlandırılan elektron çiftlerinin yoğun oluşumunun meydana geldiği bakır oksidin üst katmanlarında tam olarak meydana gelir. Bu çiftler tünel etkisi nedeniyle kristal katmanlar arasında hareket edebilir ve bu, gözlemlenen etkilerin kuantum doğasını gösterir. Ve normal koşullar altında YBCO kristalleri yalnızca bu malzemenin kritik noktasının altındaki sıcaklıklarda süper iletken hale gelir.

2013 yılında yapılan deneylerde bilim insanları, YBCO kristali üzerine güçlü bir kızılötesi lazerin uygulanmasının, malzemenin oda sıcaklığında kısa süreliğine süper iletken haline gelmesine neden olduğunu buldu. Bu etkinin mekanizması tam olarak açık olmasa da, lazer ışığının malzeme katmanları arasındaki yapışmayı etkilediği açıktır. Ve olup bitenlerin tüm ayrıntılarını öğrenmek için bilim adamları bugüne kadarki en güçlü X-ışını lazeri olan LCLS lazerin yeteneklerine yöneldiler.

"Malzemeye kızılötesi ışık darbeleriyle çarpmaya başladık, bu da bazı atomları harekete geçirerek onların oldukça güçlü bir genlikle titremelerine neden oldu."
- diyor Max Planck Enstitüsü'nden fizikçi Roman Mankowsky, -"Daha sonra kristal kafeste meydana gelen yer değiştirmenin tam miktarını ölçmek için kızılötesi lazer darbesinin hemen ardından bir X-ışını lazer darbesi kullandık."

Sonuçlar, kızılötesi ışık darbesinin yalnızca atomları heyecanlandırıp titreştirmekle kalmayıp, aynı zamanda kristal kafes içindeki konumlarının dışına çıkmalarına da neden olduğunu gösterdi. Bu, bakır oksit katmanları ile kristalin diğer katmanları arasındaki mesafeyi çok kısa bir süre için küçülttü ve bu da aralarındaki kuantum birleştirme etkisinin tezahüründe bir artışa yol açtı. Sonuç olarak, kristal oda sıcaklığında bir süperiletken haline gelir, ancak bu durum yalnızca birkaç pikosaniye sürebilir.

"Elde ettiğimiz sonuçlar, bazı değişiklikler yapmamıza ve mevcut yüksek sıcaklık süperiletkenleri teorisini geliştirmemize olanak sağlayacak. Ayrıca verilerimiz, yüksek kritik sıcaklığa sahip yeni yüksek sıcaklıkta süper iletken malzemeler geliştiren malzeme bilimcilerine paha biçilmez yardım sağlayacaktır." - diyor Roman Mankovsky, -“Ve eninde sonunda tüm bunların, oda sıcaklığında, hiç soğutma gerektirmeyen süper iletken malzeme hayaline yol açacağını umuyorum. Ve böyle bir malzemenin ortaya çıkışı, süperiletkenlik olgusundan yararlanan pek çok başka alanda da bir dizi atılım sağlayabilir."