Bu ish 1975 yilda, Moskva elektron texnologiyalar institutida diplom loyihasini tamomlash paytida boshlangan. Keyin issiq elektronlar yordamida kino faol elementini yaratmoqchi bo'ldim. Ammo 1963 yilda taklif qilingan Ginzburg-Kirjnits gipotezasi haqida bilganimda, men yaratishim kerak bo'lgan sendvichlar ushbu gipoteza talablariga to'liq javob berishini angladim.

1957 yilda Bardin-Kuper-Schriffer o'ta o'tkazuvchanlik nazariyasini yaratdi, bu erda o'ta o'tkazuvchanlik fenomenida asosiy rol fononlar bilan o'zaro ta'sir qilish orqali juft elektronlarning hosil bo'lishiga berilgan va metallning o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tishning kritik harorati aniqlanadi. fononlarning ma'lum bir xarakterli harorati. Bu xarakterli harorat fononlarning Debay haroratiga taxminan teng va metallning o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tishning kritik harorati quyidagi formula bilan aniqlanadi:

qayerda g elektronlar orasidagi tortishish kuchiga proportsional doimiy. Fononlarning Debay harorati bir necha yuz darajadan oshib keta olmasligi sababli, oʻsha paytdagi oʻta oʻtkazuvchanlikning fonon mexanizmining taxminiy bahosi fonon mexanizmining kritik harorati 25°K dan oshmasligini koʻrsatdi.Shuning uchun Ginzburg-Kirjnits juftlash uchun boshqa zarrachalardan foydalanishni taklif qildi. elektronlar, masalan, elektron eksitonlar turi. Eksitonlarning Debay harorati minglab va hatto o'n minglab darajalar bo'lishi mumkinligi sababli, qo'pol nazariy hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, metallning o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tish uchun eksitonik mexanizmning kritik harorati 300 ° K yoki undan ko'proqqa yetishi mumkin, bu mos keladi. xona haroratiga va undan yuqori. O'ta o'tkazuvchanlikning qo'zg'alish mexanizmi uchun Ginzburg-Kirjnits sendvichining dizayni shunday tug'ildi, siz uni 1-rasmda ko'rib turibsiz, garchi hozir men bunday sendvichda elektron juftlashuvi hech qachon eksitonlar bilan o'zaro ta'sir qilish orqali sodir bo'lmasligini aniq bilaman.

1-rasm Supero'tkazuvchanlikning qo'zg'alish mexanizmi uchun sendvich.

Bundan tashqari, shuni aytishim mumkinki, yuqori haroratli o'ta o'tkazuvchanlikning eksitonik nazariyasini ishlab chiqish jarayonida elektron to'lqin funktsiyalarini hisoblashda noaniqlikka yo'l qo'yilgan, shuning uchun qo'zg'alish mexanizmining kritik harorati nafaqat xona haroratiga, balki undan bir necha marta oshib ketishi mumkin. marta. O'sha paytda men yuqori haroratli o'ta o'tkazuvchanlik nazariyasini ishlab chiquvchilardan biri bilan uchrashish imkoniga ega bo'ldim. Men undan bir necha atomlararo masofani o'lchaydigan, yupqa dielektrik qatlami bilan o'ralgan va atomlararo masofalarga siqilgan metall sharlardan tashkil topgan strukturada o'ta o'tkazuvchanlikning eksitonik mexanizmi paydo bo'lishi mumkinmi, deb so'raganimda. U shunday tuzilmalarda kuzatilishi kerak, deb javob berdi. O'shandan beri u ko'p qatlamli sendvichlarni yaratishga kirishdi, unda asosiy qatlam yuqorida aytib o'tilgan tuzilishga ega edi. Dissertatsiya loyihasining oxirida men bir nechta namunalarda oqim kuchlanish xususiyatlarida oqim sakrashlari mavjudligini va ularning o'tkazuvchanligi ma'lum bir kuchlanishda kattalik tartibida o'zgarishini aniqladim. Bu 2-rasmda ko'rsatilgan. 3-rasmda o'ta o'tkazgich-izolyator-o'ta o'tkazgichli tuzilmalarning tipik xarakteristikasi ko'rsatilgan.

2-rasm V.A.H. namunalar o'lchanadi 1976 yilda

3-rasm Konstruksiyalarning tipik oqim-kuchlanish xususiyatlari supero'tkazgich izolyator supero'tkazgich.

O'rganilayotgan hodisalardagi oqim kuchlanishining bunday xatti-harakati faqat o'ta o'tkazgich-izolyator-o'ta o'tkazgichli tuzilmalarda mavjud (S - I -S). Men yana yuqori harorat nazariyasini ishlab chiquvchilardan biri bilan uchrashdim va uni bunday xususiyatlar tuzilmalar berishi mumkinligiga ishontirishga muvaffaq bo'ldim.S-I-S. U bu natijalarga ishonmadi, chunki ular nazariy jihatdan supero'tkazuvchanlikning qo'zg'alish mexanizmini amalda amalga oshirishning deyarli imkonsizligini isbotladilar, chunki metallning qalinligi 5Å bo'lishi kerak va bu bitta atom qatlami bo'lib, uni olish mumkin emas. Ammo nazariya nazariya, amaliyot esa haqiqat mezoni bo'lib qoladi.

Men Voronejga topshiriq bilan kelganimdan so'ng, darhol ishlashni davom ettirishim mumkin deb o'yladim. Ammo taqdir boshqacha bo'ldi. Va 1987 yilda maqolani o'qiganimda. o'ta o'tkazuvchan keramika kashfiyoti haqida, u erda Myuller Bednorzga kelganida yozilgan va dielektrikning yupqa qatlami bilan o'ralgan va atomlararo masofalarga siqilgan bir necha atomlararo o'lchamdagi metall sharlardan iborat konstruktsiyani qanday yaratishni so'ragan. U keramikalarni sinterlash bilan javob berdi. Shunday qilib o'ta o'tkazuvchan keramika paydo bo'ldi - o'sha paytdagi kritik harorat 112 ° K ga etdi. Shundan so'ng ular tez orada xona haroratiga etadi deb o'yladim. Meni biroz taskinlagan yagona narsa shundaki, namunalar keramikani sinterlash orqali emas, balki ma'lum muhitlarda tabiiy etishtirish orqali olingan. Ushbu xabardan keyin men supero'tkazuvchanlikdan butunlay voz kechdim. Ammo o'ta o'tkazuvchan keramika kashf qilinganidan beri deyarli yigirma yil o'tdi va xona haroratida o'ta o'tkazuvchanlikning kashfiyoti haqida hech qanday xabar yo'q.

2002 yil dekabrda Menda deyarli 30 yil oldin tayyorlangan namunalarni yana bir bor tekshirish g'oyasi paydo bo'ldi. Garajga keldim, shogirdimni chamadonini ochib, laboratoriyaga olib keldim. Va endi men ularda ko'rgan narsalarim haqida.

Shaklda.4 , guruch.5 , guruch.6 , siz uchta grafikni ko'rasiz va VAC., Yuqorigayarim nima1976 yilda tug'ilgan, markazda odatiy oqim kuchlanish xususiyati mavjud. tuzilmalar uchun S-I-S,Pastda CVC. 2002 yilda o'lchangan namunalar

4-rasm V.A.H. o'lchandi 1976 yilda

Fig.5 Odatdagi V.A.H. S-I-S tuzilmalari.

6-rasm V.A.H. o'lchandi 2002 yilda

Ularning barchasi uchta xarakterli bo'limga ega, dastlab yuqori qarshilikka ega, keyin kuchlanish 2D / ga yetganda. e , oqim sakrashi va uchinchisi metall-izolyator-metall konstruktsiyalarda an'anaviy tunnelda bo'lgani kabi. Ammo agar olingan xususiyatlar o'ta o'tkazuvchanlik hodisasi bilan bog'liq bo'lsa, unda o'ta o'tkazuvchanlik yo'qolgan kritik harorat bo'lishi kerak. Namunalarni to'g'ridan-to'g'ri oqim manbaiga ulashda, oqim kuchlanishining xarakteristikasi bo'yicha. gestirez halqasi kuzatiladi. Bundan tashqari, gestirezning kengligi haroratga bog'liq va kritik haroratda nolga teng bo'ladi. 7-rasmda siz gestirez kengligining haroratga bog'liqligini ko'rasiz.

7-rasm. Gestirez kengligining haroratga bog'liqligi:

a) 77.°K da, b) 300.°K da, v) 620°K da.

Taxmin qilish mumkinki, bunday murakkab qatlamli sendvichlarda histerezisni harakatchan ionlar keltirib chiqarishi mumkin. Ammo bu holda, haroratning pasayishi bilan gestirezning kengligi kamayishi kerak, chunki ionlarning harakatchanligi pasayadi. Va 7-rasmdagi grafiklarda biz qarama-qarshi rasmni ko'ramiz: haroratning pasayishi bilan gestirezning kengligi oshadi, bu faqat tuzilmalar uchun xosdir. S-I-S. Ushbu natijalarga asoslanib, biz o'rganilayotgan namunalarning o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tishning kritik harorati taxminan 620 ° K deb xulosa qilishimiz mumkin. yoki 350 ° S.

Agar bu namunalar o'ta o'tkazuvchan bo'lsa, ularda Jozefson effektlari mavjud bo'lishi kerak. Namuna qismlarga bo'linib, metallar orasidagi dielektrikning qalinligi 20 Å dan oshmaydigan joylar aniqlandi. Tanlangan namunalarni egri chiziqli izlagichlarda o'lchashda, 50 Gts chastotali o'zgaruvchan kuchlanishni qo'llashda. ekranda ellips kuzatildi. Buni 8-rasmda ko'rishingiz mumkin

8-rasm. O'zgaruvchan kuchlanishdagi ellips.

9-rasm. Ellips plyus impulslarqadam generatori.

Bir Moskva professori menga aytganidek: ellips kabi ellipsda qiziq narsa yo'q. Darhaqiqat, u to'g'ri geometrik shaklga ega va ellipsning o'zida qiziq narsa yo'q. Qizig'i shundaki, u personograf ekranida qanday olingan. Ellipsni olishning ikki yo'li mavjud: bitta signal manbasidan R-C zanjiri orqali yoki ikkita signal manbasidan. Birinchi variant kompyuter dasturi yordamida simulyatsiya qilingan. Ellips vertikal yoki gorizontal o'qga yaqinlashganda, ellips to'g'ri chiziqqa aylandi. Va 8-rasmda ko'rib turganingizdek, ellips deyarli gorizontaldir. Bu shuni anglatadiki, ellips ikkita signal manbasi yordamida olingan. Agar bitta signal manbai egri chiziq bo'lsa, ikkinchi signal manbai faqat o'rganilayotgan namuna bo'lishi mumkin. Agar rasmga qarasangiz. 9 boshqa egri chiziq izlagichida, keyin qadam generatori yoqilganda, ellipsda qadam generatorining impulslari kuzatiladi. Namuna shunday yo'l tutadiki, u qanday signal qabul qilsa, u o'zi ishlab chiqaradi. Bilamanki, Jozefson birikmalari tomonidan past chastotali avlod haqida hech narsa ma'lum emas. Ammo bu o'tishlar bilan ishlash imkoniyatiga ega bo'lganlar uchun buni tekshirish oson. Supero'tkazgichlardan birini sig'im orqali ulash kifoya va egri chiziqli ekranda siz ellips va impulslarni va egri chiziqda ishlatiladigan boshqa har qanday signalni kuzatasiz.

To'g'ridan-to'g'ri oqimdagi namunalarni o'rganish uchun sig'im olib tashlandi. Namuna to'g'ridan-to'g'ri oqim manbai sifatida egri chiziqqa ulangan. Natijada, namunadagi nol kuchlanishda u orqali to'g'ridan-to'g'ri oqim o'tdi. Buni 10-rasmda ko'rishingiz mumkin. Supero'tkazuvchanlikda bunday oqim doimiy o'ta o'tkazuvchan Jozefson oqimi deb ataladi va ularning fazaviy kogerentligi buzilganda Kuper juftlarining tunnellanishi natijasida yuzaga keladi.

10-rasm. Supero'tkazuvchilar oqim, namunadagi nol kuchlanishda.

11-rasm. Supero'tkazuvchi oqimning magnitga bog'liqligi dalalar.

12-rasm. BoshqaruvBilansupero'tkazuvchi elektr toki urishi

Agar bu supero'tkazuvchi oqim bo'lsa, u holda magnit maydonda u diffraktsiya naqshini berishi kerak. Tajriba doimiy magnitlar yordamida amalga oshirildi va magnit va namuna orasidagi masofa o'zgarib turardi. Oqim magnit va namuna orasidagi masofaga qarab o'lchandi. Olingan natijalarni 11-rasmda ko'rishingiz mumkin. Chapga egilish, o'ta o'tkazuvchanlik nazariyasiga ko'ra, o'tish joyi orqali yuqori oqimlarda paydo bo'ladigan tashqi maydonga o'zining magnit maydonining qo'shilishi bilan bog'liq. Men darhol aytmoqchimanki, sendvichni tashkil etuvchi har bir qatlamni alohida ko'rib chiqishda yuqoridagi xususiyatlarning hech biri kuzatilmadi. Shuning uchun Kuper juftlarining hosil bo'lishi asosiy qatlamdagi elektronlarning boshqa qatlamdagi zarrachalar bilan o'zaro ta'siri orqali sodir bo'ladi, deb taxmin qilish mumkin. Ehtimol, bu eksitonik mexanizmdir. Va agar shunday bo'lsa, sendvichda mavjud bo'lgan qo'shimcha metall elektrod yordamida supero'tkazuvchi oqimni osongina boshqarish mumkin. Qadam generatoridan impulslar qo'shimcha elektrodga qo'llanilganda, egri grafik ekranida chiqish xarakteristikalari oilasi paydo bo'ldi. Buni 12-rasmda ko'rishingiz mumkin. Bu tranzistor chiqish xususiyatlari oilasiga o'xshaydi. Shuning uchun, supero'tkazuvchi oqimni boshqarish ta'siridan foydalanib, elektr signallarini o'zgartirish va kuchaytirish uchun faol elementlarni yaratish mumkin. Ushbu effekt yordamida yaratilgan qurilmalar 0°K dan haroratda ishlay oladi. 620 ° K gacha. va 100 GHz dan yuqori chastotalarda. Shunday qilib, 12-rasmda siz elektr signallarini aylantirish va kuchaytirish uchun birinchi supero'tkazuvchi faol qurilmaning xususiyatlarini ko'rasiz.

Va endi mikroto'lqinli elektromagnit to'lqinlarning yutilishi va emissiyasini o'rganish haqida. Namuna kuchlanish manbai sifatida egri chiziqqa ulangan. Jozefson tutashuvining boshlang‘ich kesimini 13-rasmda ko‘rish mumkin.

13-rasm. Hozirgi kuchlanish xarakteristikasining boshlang'ich qismi.

14-rasm. Oqim kuchlanishining xarakteristikasi. ta'sir qilganda Mikroto'lqinli elektromagnit to'lqinlar.

15-rasm. Asosiy qatlamning tuzilishi.

Bo'limning boshida histerezis kuzatiladi, uning kengligi magnit maydonga bog'liq. Magnit maydon qo'llanilganda, gestirezning kengligi ortadi. Ushbu o'tish mikroto'lqinlarga ta'sir qildi. radiatsiya va natijalar rasmda keltirilgan. 14. Ko'rib turganingizdek, elektromagnit to'lqinlarning yutilishi natijasida gorizontal pog'ona hosil bo'lgan. Ushbu bosqichning voltsdagi kattaligi nurlanish chastotasi, elektronning zaryadi va Plank doimiysi bilan bog'liq. Plank konstantasining dastlabki o'lchovlari va hisob-kitoblari shuni ko'rsatadiki, uning qiymati jadval qiymati bilan 0,02 foiz aniqlik bilan mos keladi. Aniqlikni oshirish uchun kalibrlangan o'lchov asboblari kerak. Va endi elektromagnit to'lqinlarning nurlanishi haqida. Agar siz namuna orqali o'tadigan oqimni oshirsangiz, havo plazmasiga to'g'ri keladigan qizil-binafsha rangli plazma sharlari hosil bo'ladi. Bu chiqarilgan mikroto'lqinlarning intensivligida sodir bo'ladi. elektromagnit to'lqinlar havo molekulalarini ionlashtirish uchun etarli bo'lgan qiymatlarga etadi. Plazma boncuklarining shakllanishi natijasida namunaning yuzasida iz hosil bo'ladi, bu sendvichning asosiy qatlamining materialining tuzilishini biroz ochib beradi. Buni 15-rasmda ko'rishingiz mumkin. Surat juda yuqori kattalashtirishda olingan, shuning uchun ravshanlik unchalik yaxshi emas.

Endi olingan natijalarni muhokama qilaylik. Olim va mutaxassislar bilan uchrashishga majbur bo‘ldim. Ulardan ba'zilari kontakt hodisalari orqali olingan natijalarni tushuntirishga harakat qilishadi, garchi ular qaysi biri ekanligini aytmasalar ham. Shuning uchun shuni aytmoqchimanki, ular kontakt hodisalari va, ayniqsa, tuzilmalardagi tunnel hodisalarining xususiyatlarini yaxshi tushunmaganga o'xshaydi. S-I-S. Boshqalar, barcha berilgan xususiyatlar tuzilmalarga mos kelishiga roziS-I -S, lekin o'ta o'tkazuvchanlikni tasdiqlash uchun namunalarning diamagnit sezgirligini o'lchash kerak, chunki o'ta o'tkazuvchanlik holatiga o'tishda barcha materiallar kuchli diamagnitga aylanadi. Men bunga qo'shilaman. Ammo keling, bu masalaga boshqa tomondan yondashaylik. Aytaylik, biz materiallarning diamagnetik xususiyatlarini tadqiq qilmoqdamiz, biz bu ishda berilgan natijalarni bilmaymiz va bu tuzilmalar bizga keladi. Biz ularda supero'tkazgichlar kabi xona haroratida kuchli diamagnetizmni aniqlaymiz. Bu supero'tkazuvchanlik deb ayta olamizmi? Albatta, yo'q, chunki supero'tkazuvchanlikning asosiy xususiyati o'tkazgichning qarshiligi nolga teng bo'lganda. Agar rasmga qarasangiz. 10, keyin nol kuchlanishda namuna orqali oqim o'tadi. Va bu shunchaki namunaning qarshiligi nolga teng ekanligini tasdiqlaydi. Bundan tashqari, barcha Jozefson effektlari faqat Kuper juftlarining tunnellanishi bilan bog'liq va o'rganilayotgan namunalarda biz deyarli barcha Jozefson effektlarini kuzatamiz. Bu shuni anglatadiki, o'rganilayotgan namunalarda Kuper juftlari mavjud va BCS nazariyasiga ko'ra, Kuper juftlarining mavjudligi o'ta o'tkazuvchanlikning paydo bo'lishining asosiy shartidir. Tadqiqot davomida kritik harorat va oqim aniqlandi va magnit maydondagi namunalar xuddi o'ta o'tkazgich-izolyator-o'ta o'tkazgich tuzilmalari kabi harakat qiladi. Shuning uchun, dielektrikning yupqa qatlami bilan o'ralgan metall sharlar xona haroratida va undan yuqorida o'ta o'tkazuvchanlik holatida ekanligiga shubha yo'q. Biz imkon qadar tezroq namunalarning diamagnetik tadqiqotlarini o'tkazamiz. Lekin hech qanday shubha yo'qki, namunalarning diamagnit xossalari an'anaviy o'ta o'tkazgichlarniki bilan bir xil bo'ladi, chunki tabiatda bir xil xususiyatlarni ko'rsatadigan ikki xil hodisa mavjud emas. E'tiboringiz uchun rahmat. Men bu ishda qo'llab-quvvatlay oladigan va yordam bera oladigan har bir kishiga minnatdorchilik bildiraman.

Adabiyot:

1. Ginzburg V.L., Kirjnits D.A. Yuqori haroratli supero'tkazuvchanlik muammosi - M.: Nauka, 1977. – 400 b.

2.Bukkel V. Supero'tkazuvchanlik. – M.: Mir, 1975.-364 b.

3. Solimar L. Supero'tkazgichlarda tunnel effekti. – M.: Mir, 1974.- 428 b.

4. Derunov V. Veb-sayt

Tasvirga mualliflik huquqi Thinkstock Rasm sarlavhasi Supero'tkazuvchilar elektr tarmoqlarini yaratish uchun ishlatilishi mumkin

Taxminan -270 daraja Selsiyda ba'zi metallar elektr tokining qarshiliksiz o'tishiga imkon beradi. Biroq, olimlar o'ta o'tkazuvchanlikka taxminan 130 Kelvin (-143 Selsiy) dan yuqori haroratda erishishni o'rgandilar va bu qimmatbaho xususiyatni xona haroratida ko'paytirish mumkinligiga ishonib, bu bilan to'xtamaydilar.

Supero'tkazuvchilar qarshilikning to'liq yo'qligi bilan tavsiflanadi. I turdagi supero'tkazgichlar magnit maydonni butunlay siqib chiqaradi.

Shunga o'xshash II turdagi moddalar bir vaqtning o'zida o'ta o'tkazuvchanlik va kuchli magnit maydonning mavjudligiga imkon beradi, bu ularning qo'llanilishi doirasini juda keng qiladi.

Supero'tkazuvchanlik nima?

Bu hodisaning o'zi 1911 yilda gollandiyalik kimyogari va fizigi Xayke Kammerling-Ottes tomonidan tasvirlangan. Ikki yildan so'ng u Nobel mukofotiga sazovor bo'ldi.

Supero'tkazuvchanlik tushunchasi birinchi marta sovet akademigi Lev Landauning ilmiy ishlarida paydo bo'lgan, aytmoqchi, u ham 1962 yilda o'z ishi uchun Nobel mukofotiga sazovor bo'lgan.

Metalllarning o'ta o'tkazuvchanligi "Kuper juftlari" deb ataladigan tushuncha yordamida tushuntiriladi: umumiy burchak momenti nolga teng bo'lgan kvant orqali birlashtirilgan ikkita elektron.

Xuddi shunday elektron juftliklari juda past haroratgacha sovutilganda ba'zi metallarning kristall panjaralarida paydo bo'ladi.

Biroq, keyinchalik kupratlar - tarkibida mis miqdori yuqori bo'lgan keramika yordamida olimlar azotning qaynash nuqtasidan (-196 Selsiy) sezilarli darajada yuqori haroratlarda o'ta o'tkazuvchanlikning paydo bo'lishiga erishdilar, bu suyuq azotning keng tarqalgan ishlab chiqarilishini hisobga olgan holda foydalanish uchun nisbatan qulay qarshilikka ega bo'lmagan moddalar.

Ushbu tajribalar tufayli o'ta o'tkazgichlar keng tarqaldi va bugungi kunda, xususan, magnit skanerlar va magnit rezonatorlar kabi tibbiy diagnostika asboblarida tasvirlash uchun ishlatiladi.

Ular fizika tadqiqotlarida zarracha tezlatgichlarida ham keng qo'llaniladi.

Va keyin grafen?

Xelsinki Aalto universiteti va Rossiya Fanlar akademiyasining Landau nazariy fizika instituti professori Grigoriy Volovik Moskvadagi kvant texnologiyalari xalqaro konferentsiyasi doirasida grafen, tekis modifikatsiya yordamida yuqori haroratlarda o'ta o'tkazuvchanlikka erishish mumkinligi haqida gapirdi. .

Grafen, xuddi supero'tkazgichlar kabi, porloq kelajakka ega bo'lishi bashorat qilinmoqda - yorug'lik lampalari va korpus zirhlari ishlab chiqaruvchilari, uning mikroelektronikadagi istiqbollari haqida gapirmasa ham bo'ladi.

Tasvirga mualliflik huquqi IBM Rasm sarlavhasi Oddiy sharoitlarda grafen yarim o'tkazgichning xususiyatlarini namoyish etadi

Nazariy fiziklar uning imkoniyatlarini 20-asr davomida tasvirlab berishgan, ammo u amaliy tadqiqotlarga faqat 21-asrda kirishgan: aynan grafitdan ajratilgan grafenning xususiyatlarini tavsiflash uchun Rossiya fuqarolari Konstantin Novoselov va Andrey Geym.

Volovikning so'zlariga ko'ra, elektromagnit maydonlarning xususiyatlari haqidagi bilim "ideal" grafenda kuzatilishi mumkin bo'lgan tekis energiya tasmasi asosida o'ta o'tkazgichni qurish imkonini beradi.

Va hali - xona harorati bilan nima qilish kerak?

Ideal grafenning tekis zonasi butun tekisligida nol energiyaga ega bo'lishi kerak.

Biroq, uglerodning ikki o'lchovli allotropik modifikatsiyasining haqiqiy tuzilishi ko'pincha tuzilishida "tekislangan kolbasa" ga o'xshaydi, deydi professor Volovik.

Shunga qaramay, mutaxassislar tushkunlikka tushmaydi: hozirda nazariyotchilar xona sharoitida, shu jumladan o'ta sovutilgan gazlarda o'ta o'tkazuvchanlikni yaratish uchun zarur bo'lgan tekis energiya zonasi paydo bo'lishining bir nechta variantlari ustida ishlamoqda.

O'tgan yili Stenford universitetining amerikalik fiziklari grafenning o'ta o'tkazuvchanligini bir atomli uglerod - aslida grafen - va "sendvich" ichida bir-birining ustiga qo'yilgan kaltsiy qatlamlari yordamida qanday qilib amalda qo'llash mumkinligini tushunishdi.

Bir yildan ko'proq vaqt oldin, britaniyalik olimlar, biz zarur materiallarni ishlab chiqarish tannarxini sezilarli darajada kamaytirish haqida gapirishimiz mumkin.

Yuqorida aytib o'tilgan barcha mutaxassislar aytganidek, endi muammo katta hajmlarda nuqsonsiz grafen ishlab chiqarish yo'llarini topishdir.

Qattiq, suyuq, gaz, plazma... yana nima?

O'ta o'tkazuvchanlik va boshqa kvant effektlari kuzatiladigan materiya holatlaridan biri Bose-Eynshteyn kondensati bo'lib, hind fizigi Satyendra Bose va Albert Eynshteynning nazariy ishlari sharafiga nomlangan.

Tasvirga mualliflik huquqi Ilmiy foto kutubxonasi Rasm sarlavhasi Satyendra Bose Kelvin nol darajasida zarrachalarning harakatini o'rganishga kashshof bo'ldi

Bu materiyaning maxsus shakli - bu nol kelvinga yaqin haroratda fotonlar va bozonlarga tegishli boshqa elementar zarrachalarning yig'ilish holati.

1995 yilda - Bose va Eynshteynning nazariy asoslari e'lon qilinganidan 70 yil o'tgach, olimlar birinchi marta kondensatni kuzatishga muvaffaq bo'lishdi.

Faqat 2010 yilda fiziklar fotonlar uchun bunday kondensat olishga muvaffaq bo'lishdi.

Xususan, konferensiyada so‘zga chiqqan Skolkovo fan-texnika instituti o‘qituvchisi Natalya Berloff fotonlar muhitning elementar qo‘zg‘alishlari bilan o‘zaro ta‘sirlashganda paydo bo‘ladigan qutblar – kvazizarralarning xatti-harakatlarini tasvirlab berdi.

Berloffning aytishicha, u o'tgan yozda milliy tashabbus sifatida Bosh vazir Dmitriy Medvedev va Bosh vazir o'rinbosari Arkadiy Dvorkovichga kvant nazariyasi qo'llanilishini taqdim etishga harakat qilgan.

Skolkovo fan va texnologiya institutining ba'zi talabalari allaqachon xalqaro tadqiqotlarda faol ishtirok etishmoqda - xususan, Berloffning shogirdlari aytib o'tilgan qutblarning xatti-harakatlarini tasvirlaydigan fiziklar jamoasining bir qismidir.

MOSKVA, 13-sentabr - RIA Novosti. Nemis fiziklari Advanced Materials jurnalida chop etilgan maqolada aytilishicha, grafitning alohida donalari suv bilan ishlov berilgandan va pechda pishirilgandan so'ng xona haroratida o'ta o'tkazuvchanlik xususiyatlarini namoyon qilishi mumkin.

"Umuman olganda, bizning tajribamizdan olingan ma'lumotlar shuni ko'rsatadiki, xona haroratida o'ta o'tkazuvchanlik amalga oshirilishi mumkin va biz qo'llagan usullar yangi avlod o'ta o'tkazgichlarga yo'l ochishi mumkin, ularning paydo bo'lishi insoniyatga hali ham baholash qiyin bo'lgan foyda keltiradi", dedi. fizika jamoasi rahbari Pablo Esquinazi (Pablo Esquinazi) Leyptsig universiteti (Germaniya).

Esquinazi va uning hamkasblari grafit va uglerodning boshqa shakllarining fizik xususiyatlarini o'rganishdi. Bir tajribada olimlar grafit kukunini suv solingan probirkaga quyib, aralashtirib, 24 soat davomida yolg‘iz qoldirishdi. Shundan so'ng, fiziklar grafitni filtrlashdi va uni pechda 100 daraja haroratda quritdilar.

Natijada, olimlar juda qiziqarli jismoniy xususiyatlarga ega bo'lgan grafit granulalari to'plamini olishdi. Shunday qilib, bu donalarning yuzasi 300 daraja Kelvin yoki 26 daraja Selsiyda ham saqlanib turadigan o'ta o'tkazuvchan xususiyatlarga ega.

Bu klassik yuqori haroratli supero'tkazgichlarda mavjud bo'lgan donalar ichidagi magnit momentning xarakterli o'tkir fazali o'tishlari ko'rinishida namoyon bo'ldi. Fiziklar grafitning bunday materiallarning yana ikkita asosiy xususiyati bor-yo'qligini hech qachon tekshira olishmagan: qarshilikning yo'qligi va Meissner effekti - magnit maydonning o'tkazgich tanasidan to'liq siljishi.

Biroq, hatto bitta effektning kashf etilishi yuqori haroratli o'ta o'tkazgichlarning xona haroratida ishlashi mumkinligini ko'rsatadi.

Afsuski, Esquinazi va uning hamkasblari tomonidan olingan grafit donalari supero'tkazgichlar uchun "qurilish materiali" sifatida ishlatilishi mumkin emas. Birinchidan, grafit massasining atigi 0,0001% supero'tkazuvchanlik xususiyatiga ega, chunki bu ta'sir faqat donalarning yuzasida kuzatiladi. Ikkinchidan, grafitning bu shakli juda mo'rt bo'lib, donlarning fizik xususiyatlari hatto eng kichik deformatsiyada ham qaytarib bo'lmaydigan darajada yo'qoladi.

O'zlarining keyingi ishlarida fiziklar donalarning sirtini va "suv hammomi" va keyinchalik quritishdan keyin ularning yuzasida qoladigan vodorod atomlarining rolini o'rganishni rejalashtirmoqdalar. Bundan tashqari, Esquinazi va uning hamkasblari bunday donalar nolga teng qarshilikka egami yoki ularda Meissner effekti paydo bo'ladimi yoki yo'qligini sinab ko'rishadi.

Supero'tkazuvchanlik eng sirli, ajoyib va ​​istiqbolli hodisalardan biridir. Elektr qarshiligiga ega bo'lmagan o'ta o'tkazuvchan materiallar oqimni deyarli hech qanday yo'qotishsiz o'tkazishi mumkin va bu hodisa allaqachon amaliy maqsadlarda ba'zi sohalarda, masalan, yadro tomografiyasi yoki zarracha tezlatgichlarining magnitlarida qo'llaniladi. Biroq, mavjud o'ta o'tkazuvchan materiallar o'z xususiyatlariga erishish uchun juda past haroratgacha sovutilishi kerak. Ammo olimlar tomonidan bu yil va oxirgi marta o'tkazilgan tajribalar o'ta o'tkazgich texnologiyasi holatini o'zgartirishi mumkin bo'lgan kutilmagan natijalarni berdi.

Maks Plank nomidagi moddalarning tuzilishi va dinamikasi instituti olimlari boshchiligidagi xalqaro olimlar jamoasi eng istiqbolli materiallardan biri – yuqori haroratli o‘ta o‘tkazuvchi itriy-bariy-mis oksidi (YBa2Cu3O6+x, YBCO) bilan ishlamoqda. Ushbu keramik materialga infraqizil lazer nurlarining zarbalariga ta'sir qilish materialning ba'zi atomlarini kristall panjaradagi o'z o'rnini qisqa muddatga o'zgartirishiga olib keladi va bu o'ta o'tkazuvchanlik effektining namoyon bo'lishini kuchaytiradi.

YBCO birikmasining kristallari juda noodatiy tuzilishga ega. Bu kristallarning tashqi tomonida bor, itriy va kislorodni o'z ichiga olgan oraliq qatlamlarni qoplaydigan mis oksidi qatlami mavjud. Lazer nuri bilan nurlanganda o'ta o'tkazuvchanlik ta'siri aniq mis oksidining yuqori qatlamlarida sodir bo'ladi, bunda Kuper juftlari deb ataladigan elektron juftlarining intensiv shakllanishi sodir bo'ladi. Bu juftliklar tunnel effekti tufayli kristall qatlamlar orasida harakatlanishi mumkin va bu kuzatilgan effektlarning kvant xususiyatini ko'rsatadi. Oddiy sharoitlarda YBCO kristallari faqat ushbu materialning kritik nuqtasidan past haroratlarda supero'tkazgichga aylanadi.

2013 yilda o'tkazilgan tajribalarda olimlar YBCO kristalida kuchli infraqizil lazerning porlashi materialning xona haroratida qisqa vaqt ichida o'ta o'tkazgichga aylanishiga olib kelishini aniqladilar. Ko'rinib turibdiki, lazer nuri material qatlamlari orasidagi yopishqoqlikka ta'sir qiladi, ammo bu ta'sir mexanizmi hali ham to'liq aniq emas. Va nima sodir bo'layotganining barcha tafsilotlarini bilish uchun olimlar bugungi kunga qadar eng kuchli rentgen lazeri bo'lgan LCLS lazerining imkoniyatlariga murojaat qilishdi.

"Biz materialga infraqizil yorug'lik impulslari bilan zarba berishni boshladik, bu ba'zi atomlarni qo'zg'atdi va ularning juda kuchli amplituda tebranishiga sabab bo'ldi."
- deydi Maks Plank instituti fizikasi Roman Mankovskiy, -"Keyin biz kristall panjarada sodir bo'lgan siljishning aniq miqdorini o'lchash uchun infraqizil lazer zarbasidan so'ng darhol rentgen lazer zarbasidan foydalandik."

Natijalar shuni ko'rsatdiki, infraqizil yorug'lik pulsi nafaqat atomlarni qo'zg'atib, ularning tebranishini keltirib chiqardi, balki ularning kristall panjaradagi pozitsiyasidan siljishiga ham sabab bo'ldi. Bu mis oksidi qatlamlari va kristallning boshqa qatlamlari orasidagi masofani juda qisqa vaqtga kichraytirdi, bu esa o'z navbatida ular orasidagi kvant bog'lanish effektining namoyon bo'lishining kuchayishiga olib keldi. Natijada, kristall xona haroratida o'ta o'tkazgichga aylanadi, garchi bu holat faqat bir necha pikosekund davom etishi mumkin.

“Olingan natijalar bizga ba'zi o'zgarishlar kiritish va yuqori haroratli o'ta o'tkazgichlarning mavjud nazariyasini takomillashtirish imkonini beradi. Bundan tashqari, bizning ma'lumotlarimiz materialshunoslarga yuqori kritik haroratga ega yangi yuqori haroratli o'ta o'tkazuvchan materiallarni ishlab chiqishda bebaho yordam beradi. - deydi Roman Mankovskiy, -“Va oxir-oqibat, bularning barchasi, umid qilamanki, hech qanday sovutishni talab qilmaydigan xona haroratida o'ta o'tkazuvchan material orzusiga olib keladi. Va bunday materialning paydo bo'lishi, o'z navbatida, o'ta o'tkazuvchanlik fenomenidan foydalanadigan boshqa ko'plab sohalarda ko'plab yutuqlarni berishi mumkin.