More

    Oda Sıcaklığında Süper İletkenlik İçin Yeni Olanaklar Keşfedildi

    Turning Off Superconductivity SLAC

    Süper iletken malzemeleri “normal”, süperiletken olmayan hallerinde incelemek için, bilim adamları genellikle malzemeyi manyetik alana maruz bırakarak süperiletkenliği kapatırlar, sol. SLAC bilim adamları, süper iletkenliği bir ışık flaşıyla kapatmanın, çok benzer temel fiziğe sahip normal bir durum ürettiğini keşfettiler, bu da aynı zamanda kararsız ve oda sıcaklığındaki süper iletkenliğin kısa flaşlarına ev sahipliği yapabilir. Bu sonuçlar, pratik cihazlar için yeterince kararlı olan oda sıcaklığında süper iletkenlik üretmeye yönelik yeni bir yol açmaktadır. Kredi: Greg Stewart/SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı

    Bilim adamları şunu keşfettiler süperiletkenliği bir ışık parlaması ile tetiklemek, cihazlar için gereken daha kararlı durumlarda iş başında olan aynı temel fiziği içerir ve oda sıcaklığında süper iletkenlik üretmeye yönelik yeni bir yol açar.

    Araştırmacılar hakkında daha fazla bilgi edinebilirler. bir sistemi sarsarak biraz istikrarsız bir duruma sokarak – bilim adamları buna “denge dışı” diyorlar – ve daha sonra, daha istikrarlı bir duruma geri dönerken ne olduğunu izliyorlar, tıpkı insanların konforlarının dışına çıkarak kendileri hakkında daha fazla şey öğrenebilmeleri gibi

    Süper iletken malzeme itriyum baryum bakır oksit veya YBCO ile yapılan deneyler göstermiştir ki belirli koşullar altında, onu bir lazer darbesiyle dengeden çıkarmak, süper iletkenliğe izin verir – elektrik akımını kayıpsız iletir – araştırmacıların beklediğinden çok daha yakın oda sıcaklığına. Bilim adamlarının otuz yılı aşkın süredir oda sıcaklığındaki süper iletkenler üzerinde çalıştıkları göz önüne alındığında, bu önemli bir atılım olabilir.

    Fakat bu kararsız duruma ilişkin gözlemlerin, güç hatları, maglev trenleri, parçacık hızlandırıcıları ve tıbbi ekipman gibi kullanımların kararlılıklarını gerektirdiği gerçek dünyada yüksek sıcaklıklı süper iletkenlerin nasıl işlev görebileceğiyle herhangi bir ilgisi var mı?

    Science Advances’te bugün yayınlanan bir araştırma, cevabın evet olduğunu gösteriyor.

    Enerji Departmanı’nın SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’nda görevli bilim insanı ve uluslararası araştırma lideri Jun-Sik Lee, “İnsanlar bu tür bir çalışmanın yararlı olmasına rağmen, gelecekteki uygulamalar için pek umut verici olmadığını düşündüler” dedi.

    “Ama şimdi bu kararsız durumların temel fiziğinin kararlı olanlara çok benzediğini gösterdik. Dolayısıyla bu, diğer malzemelerin de ışıkla geçici bir süperiletken duruma itilmesi olasılığı da dahil olmak üzere çok büyük fırsatlar sunuyor. İlginç bir durum ki başka türlü göremiyoruz.”

    SLAC personeli bilim adamı Jun-Sik Lee. Kredi: Jun-Sik Lee/SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı

    Normal neye benziyor?

    YBCO, kuprat olarak da bilinen bir bakır oksit bileşiğidir ve 1986’da bulunan ve uzak sıcaklıklarda sıfır dirençle elektriği ileten bir malzeme ailesinin üyesidir. bilim adamlarının daha önce mümkün olduğunu düşündüklerinden daha yüksek.

    70 yıldan daha uzun bir süre önce keşfedilen geleneksel süper iletkenler, YBCO belirli bir geçiş sıcaklığının altında soğutulduğunda normalden süper iletken bir duruma geçer. Bu noktada elektronlar eşleşir ve elektriği zahmetsizce ileten bir tür elektron çorbası olan bir kondensat oluşturur. Bilim adamlarının eski tarz süperiletkenlerde bunun nasıl olduğuna dair sağlam bir teorisi var, ancak YBCO gibi alışılmadık olanlarda nasıl çalıştığı konusunda hala bir fikir birliği yok.

    Soruna saldırmanın bir yolu normali incelemek kendi başına çok garip olan YBCO’nun durumu. Normal durum, maddenin her biri süperiletkenliğe geçişe yardım etme veya onu engelleme potansiyeline sahip, baskınlık için itişip kakışan ve bazen örtüşen bir dizi karmaşık, iç içe geçmiş madde fazını içerir. Dahası, bu aşamaların bazılarında elektronlar birbirlerini tanıyor ve sanki birbirlerini sürüklüyormuş gibi topluca hareket ediyor gibi görünüyorlar.

    Bu gerçek bir karışıklık ve araştırmacılar bunu daha iyi anlamanın daha iyi olacağını umuyorlar. Bu malzemelerin, geleneksel süperiletkenler için öngörülen teorik sınırdan çok daha yüksek sıcaklıklarda nasıl ve neden süper iletken hale geldiğine dair ışık.

    Bu büyüleyici normal durumları, oluştukları sıcak sıcaklıklarda keşfetmek zordur, dolayısıyla bilim adamları genellikle YBCO örneklerini süperiletken hale gelene kadar soğutun, ardından normal durumu geri yüklemek için süperiletkenliği kapatın.

    Anahtarlama genellikle malzemeyi bir manyetik alana maruz bırakarak yapılır. Bu tercih edilen yaklaşımdır çünkü malzemeyi kararlı bir konfigürasyonda bırakır – pratik bir cihaz yaratmak için ihtiyaç duyacağınız türden.

    Süper iletkenlik bir ışık darbesiyle de kapatılabilir, dedi Lee. Bu, bilimsel bir bakış açısından ilginç şeylerin olabileceği, biraz dengesiz – denge dışı – normal bir durum yaratır. Ancak kararsız olması, bilim adamlarını, orada öğrendikleri her şeyin pratik uygulamalar için gerekli olanlar gibi kararlı malzemelere de uygulanabileceğini varsayma konusunda ihtiyatlı hale getirdi. yerinde kal

    Bu çalışmada, Lee ve işbirlikçileri iki anahtarlama yaklaşımını – manyetik alanlar ve ışık darbeleri – odaklanarak karşılaştırdılar. süper iletken malzemelerde görülen, yük yoğunluğu dalgaları veya CDW’ler olarak bilinen maddenin özel bir fazını nasıl etkilediklerine dair. CDW’ler, daha yüksek ve daha düşük elektron yoğunluğunun dalga benzeri kalıplarıdır, ancak okyanus dalgalarının aksine, hareket etmezler.

    İki boyutlu CDW’ler 2012’de keşfedildi ve 2015’te Lee ve işbirlikçileri bir yeni 3D CDW türü. Her iki tip de yüksek sıcaklık süperiletkenliği ile yakından ilişkilidir ve süperiletkenliğin açılıp kapandığı geçiş noktasının belirteçleri olarak hizmet edebilirler.

    YBCO’nun süper iletkenliği kapatıldığında CDW’lerin nasıl göründüğünü ışığa karşı manyetizma ile karşılaştırmak için araştırma ekibi üç X-ray cihazında deneyler yaptı.

    Önce yük yoğunluğu dalgaları da dahil olmak üzere bozulmamış malzemenin özelliklerini SLAC’ın Stanford Synchrotron Radyasyon Işık Kaynağında (SSRL) ölçtüler.

    Sonra malzeme, Japonya’daki SACLA synchrotron tesisinde yüksek manyetik alanlara ve Kore’deki Pohang Accelerator Laboratuvarı’nın X-ışını serbest elektron lazerinde (PAL-XFEL) lazer ışığına maruz bırakıldı, böylece CDW’lerindeki değişiklikler ölçülebildi.

    “Bu deneyler, numunelerin manyetizmaya veya ışığa maruz bırakılmasının, CDW’lerin benzer 3D modellerini oluşturduğunu gösterdi” dedi ve SLAC personeli bilim adamı ve çalışmanın ortak yazarı S. angoon Şarkısı. Bunun nasıl ve neden olduğu hala anlaşılmasa da, sonuçların her iki yaklaşımın neden olduğu durumların aynı temel fiziğe sahip olduğunu gösterdiğini söyledi. Ve lazer ışığının, potansiyel olarak oda sıcaklığında süper iletkenlik dahil olmak üzere, pratik uygulamalar için stabilize edilebilecek geçici durumları yaratmanın ve keşfetmenin iyi bir yolu olabileceğini öne sürüyorlar.

    Pohang Hızlandırıcı Laboratuvarı ve Kore’deki Pohang Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden araştırmacılar; Japonya’da Tohoku Üniversitesi, RIKEN SPring-8 Merkezi ve Japonya Synchrotron Radyasyon Araştırma Enstitüsü; ve Almanya’daki Max Planck Katı Hal Araştırma Enstitüsü de DOE Bilim Ofisi tarafından finanse edilen bu çalışmaya katkıda bulundu. SSRL, bir DOE Office of Science kullanıcı tesisidir.

    Referans: Hoyoung Jang, Sanghoon Song, Takumi Kihara, Yijin Liu, Sang-Jun Lee, Sang-Youn Park, Minseok Kim, Hyeong-Do Kim, Giacomo Coslovich, Suguru Nakata, Yuya Kubota, Ichiro Inoue, Kenji Tamasaku, Makina Yabashi, Heemin Lee, Changyong Song, Hiroyuki Nojiri, Bernhard Keimer, Chi- Chang Kao ve Jun-Sik Lee, 9 Şubat 2022, Bilimsel Gelişmeler.
    DOI: 10.1126/sciadv.abk0832

    Recent Articles

    spot_img

    Leave A Reply

    Lütfen yorumunuzu giriniz!
    Lütfen isminizi buraya giriniz

    Haberler günlük mailine gelsin

    Alakalı Haberler