News image News image News image News image News image News image News image News image


Сопротивление бесполезно!
Новости и технологии - Наноматериалы

сопротивление бесполезно!

Сверхпроводимость согревает сердца множества физиков и... практиков. И объяснения, как электроны в некоторых системах преодолевают кулоновское отталкивание, образуя куперовские пары (признак сверхпроводника) – теория БКШ* - вдохновила поколения теоретиков физики конденсированного состояния на поиски столь же мощного и элегантного объяснения того, что происходит при взаимодействии в твердом теле большого числа электронов. Основные идеи поразительно просты, но попытки понимания того, что происходит в настоящем материале, заставляют и теоретиков, и экспериментаторов работать на пределе возможностей.

Электроны – это фермионы, поэтому принцип Паули запрещает им занимать одно и то же состояние. Куперовские пары, с другой стороны, – это бозоны, так что они могут долго и счастливо жить в одном и том же состоянии, что и приводит к потоку электрического заряда безо всякого сопротивления ниже температуры перехода в сверхпроводящее состояние. В низкотемпературных сверхпроводниках, преимущественно представляющих из себя простые металлы и интерметаллиды, например, ниобий или свинец, электроны образуют пары в результате взаимодействия с колебаниями металлической решетки. В высокотемпературных сверхпроводниках ( химических сверхпроводниках), в основном, в сложных керамических материалах, таких как купраты и недавно открытые пниктиды железа, детали механизма образования пар все еще являются предметом ожесточенных споров.

То обстоятельство, что сверхпроводимость является макроскопическим явлением, позволяет предположить, что у нее мало общего с нанонаукой и нанотехнологией, но не тут-то было – открываются все больше областей перекрывания двух наук. Нанопровода и УНТ использованы для создания множества устройств, включая транзисторы[1] и SQUID**-магнетометры [2], и для понимания структуры объемных сверхпроводников в наномасштабе для улучшения работы сверхпроводящих кабелей. Кроме того, с помощью СЭМ было визуализовано образование куперовских пар в купратах на субнанометровом масштабе, что показало, что спаривание происходит на наноразмерных дефектах ниже температуры сверхпроводящего перехода [3].

Возникает естественный вопрос, каковы наименьшие размеры системы, в которой еще может наблюдаться сверхпроводимость. Уже было показано, что два слоя металлического свинца на кремниевой подложке могут обладать сверхпроводимостью, и температура сверхпроводящего перехода при этом зависит от структуры пленки свинца. При том же параметре решетки, что и объемного металла, эта температура составляет 4.9 К, а при приближении к параметру решетки подложки падает до 3.65 К[4].

Тот же вопрос возникает и в отношении ВТСП на основе купратов – слоистых материалов, в которых присутствуют сверхпроводящие плоскости CuO2 (атомов меди и кислорода). Не все купраты обладают сверхпроводимостью: La2CuO4, например, вообще изолятор. La1.1Sr0.1CuO4 - сверхпроводник, а La1.55Sr0.45CuO4– металл. Более того, если теперь нанести пленку металлического La1.55Sr0.45CuO4 поверх тонкого слоя изолятора La2CuO4, полученная двуслойная структура окажется сверхпроводящей. В других оксидных системах тоже иногда наблюдается граничная сверхпроводимость [5].

Исследователи из Брукхэвенской лаборатории исследовали роль одиночной плоскости CuO2 путем наслаивания ряда двуслойных структур – абсолютно одинаковых, кроме того, что по нескольку атомов меди всего в нескольких плоскостях CuO2 были заменены на цинк, который, как известно, убивает сверхпроводимость купратов. Команда из Брукхэвена обнаружила, что большинство образцов сохранило сверхпроводимость, температура перехода составляла 32 К, а при замене на цинк атомов меди из второй плоскости температура падала до 18 К, что показывает, что один слой CuO2 может сохранять сверхпроводимость.

А пока одни физиков изучает основы сверхпроводимости на атомном уровне, другие изучают фундаметнальные основы квантовой теории, например, разрушая с помощью квантовых точек куперовские пары. Если правильно провести процесс, можно получить электроны с зависимыми спинами даже при их существенном пространственном удалении друг от друга. Так что даже спустя почти век с момента открытия сверхпроводимости физики так и не могут вырваться из ее леденящих объятий.

 


Читайте:


Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Применение нанотехнологий

Углеродные нанотрубки защищают и от воды

News image

Несмотря на замечательные свойства, углеродные нанотрубки (УНТ) пока еще не завоевали рынок. В большинстве случаев он...

Навигация и управление

News image

Компания Crossbow, специализирующаяся на разработке различных электронных устройств, выпустила систему навигации NAV420, которая позволяет управлять во...

Наночастицы и новые свойства известных м

News image

Развитие нанотехнологий ведет к появлению множества материалов, содержащих наноразмерные частицы. В настоящее время объем промышленного пр...

Физические и химические процессы в ракет

News image

Современные жидкостные ракетные двигатели, принципы работы которых были предложены Циолковским более века назад, требуют дальнейшего со...

Почему цвет наночастиц может зависеть о

News image

.В наномире изменяются многие механические, термодинамические и электрические характеристики вещества. Не являются исключением и их оп...

Наноплазмоника

News image

Благодаря успехам в производстве и визуализации металлических и полупроводниковых наночастиц быстро развивается новая область нанотехнологий — ...

Почему наночастицы плавятся при низкой т

News image

При уменьшении размеров частицы изменяются не только её механические свойства, но также и её термодинамические ха...

Соломинка жизни — единственный источник

News image

Lifestraw («соломинка жизни»), переносная система фильтрации питьевой воды, завоевала главный приз на пятом конкурсе Идей, Ме...

Новости нанотехнологий

Кремниевые нанотрубки выращивают без применения золота

Кремниевые нанопроволоки помогут уменьшить размеры микрочипов. Ученые из Института Физики микроструктур Макса Планка в Галле впервые разработали нанопроволоки на кре...

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из

Казавшаяся трудноразрешимой задача придания изделиям из графена желаемой формы оказалась подвластна капелькам воды – о пластичности графеновых наноструктур сообщают химики из...

Влияние полярности электрического поля на рост вертикал

Одно из наиболее перспективных направлений использования углеродных нанотрубок (УНТ) связано с разработкой холодных полевых эмиттеров на их основе. Уникальные особенности та...

Наноальтернатива таблеткам

  Одним из первых медицинских применений нанотехнологии стало разработанное учеными из США быстродействующее лекарство от импотенции, которое сможет соперничать таблетками Частицы препарата ...

Композиты медицинские «MBM — ЛН»

Справка о применении в клинической практике композитного материала «MBM — ЛН» Композитный материал «MBM — ЛН» представляет собой ткань черного цвета. Развитая по...

More in: Технологии, Наноматериалы, Наномедицина, НаноТехника , Новости

Популярные заметки:

Космический лифт и нанотехнологии

От фантастики к реальности КОСМИЧЕСКИЙ ЛИФТ - это лента, один конец которой присоединен к поверхности Земли, а другой находится на...

Обои смогут защитить здание от повреждений

Berry Plastics в сотрудничестве с Army Corp of Engineers разработала новые обои, которые способны защитить здания от повреждений. Обои под на...

Нанотрубки научились получать в промышленных масштабах

Углеродные нанотрубки, основу для сверхпрочных материалов, можно будет получать в промышленных масштабах: благодаря изобретению американских химиков их стоимость заметно снизится. Нанотрубка – ...

Создан первый серийный прибор на органических транзисто

На очередной выставке бытовой электроники CES 2010 в Лас-Вегасе компания Plastic Logic продемонстрировала свою новую разработку – QUE proReader. Это ус...

Ученые проложили проводку в клеточной мембране

Ученым удалось передать и получить электрический импульс по клеточной мембране при помощи искусственно созданной нанопроволоки. Созданную ими гибридную систему авторы оп...

Your are currently browsing this site with Internet Explorer 6 (IE6).

Your current web browser must be updated to version 7 of Internet Explorer (IE7) to take advantage of all of template's capabilities.

Why should I upgrade to Internet Explorer 7? Microsoft has redesigned Internet Explorer from the ground up, with better security, new capabilities, and a whole new interface. Many changes resulted from the feedback of millions of users who tested prerelease versions of the new browser. The most compelling reason to upgrade is the improved security. The Internet of today is not the Internet of five years ago. There are dangers that simply didn't exist back in 2001, when Internet Explorer 6 was released to the world. Internet Explorer 7 makes surfing the web fundamentally safer by offering greater protection against viruses, spyware, and other online risks.

Get free downloads for Internet Explorer 7, including recommended updates as they become available. To download Internet Explorer 7 in the language of your choice, please visit the Internet Explorer 7 worldwide page.