Superlaidumas buvo atrastas 1911 m., Tačiau jo savybės ir savybės dar nėra iki galo ištirtos. Nauji nanolaidų tyrimai padeda suprasti, kaip šis reiškinys prarandamas.
Gėrimų šaltos palaikymo karštą vasarą problema yra klasikinė fazių keitimo pamoka. Jie turi būti ištirti, medžiaga turi būti šildoma ir turi būti stebimas jos savybių pokytis. Kai pasieksite vadinamąjį kritinį tašką, įpilkite vandens arba šilumos ir stebėkite, kaip medžiaga virsta dujomis (arba garais).
Dabar įsivaizduokite, kad viską atšaldėte iki labai žemos temperatūros - tiek, kad visi terminiai efektai išnyko. Sveiki atvykę į kvantinę realybę, kur slėgis ir magnetiniai laukai jokiu būdu neturi įtakos naujų fazių atsiradimui! Šis reiškinys vadinamas kvantinės fazės perėjimu. Skirtingai nuo įprasto perėjimo, kvantinis perėjimas suformuoja visiškai naujas savybes, tokias kaip superlaidumas (kai kuriose medžiagose).
Jei įtrauksite superlaidų metalą, elektronai keliaus per medžiagą be pasipriešinimo, o elektros srovė tekės neribotą laiką, nesumažins lėtėjimo ir nesukurs šilumos. Kai kurie metalai tampa superlaidūs esant aukštai temperatūrai, o tai svarbu elektros energijos perdavimo ir superlaidininkų duomenų apdorojimo atveju. Mokslininkai atrado šį reiškinį prieš 100 metų, tačiau pats superlaidumo mechanizmas tebėra paslaptis, nes dauguma medžiagų yra per daug sudėtingos, kad būtų galima išsamiai suprasti kvantinės fazės perėjimo fiziką. Taigi geriausia strategija šiuo atveju yra sutelkti dėmesį į mažiau sudėtingų modelių sistemų mokymąsi.
Jutos universiteto fizikai išsiaiškino, kad superlaidūs nanovieliai, pagaminti iš molibdeno-germanio lydinio, kvantinės fazės pereina nuo superlaidumo į paprastą metalą, kai jie yra žemoje temperatūroje. Šis tyrimas pirmiausia atskleidė mikroskopinį procesą, kurio metu medžiaga praranda superlaidumą: magnetinis laukas skaido elektronų poras - Cooperio poros sąveikauja su kitomis to paties tipo poromis - ir jos patiria slopinimo jėgą iš neporuotų sistemos elektronų.
Tyrimas išsamiai aprašytas kritinėje teorijoje, kurią pasiūlė Vermonto universiteto docentas Adrianas Del Maestro. Teorijoje tiksliai aprašyta, kaip superlaidumo raida priklauso nuo kritinės temperatūros, magnetinio lauko dydžio ir orientacijos, nanovielės skerspjūvio ploto ir medžiagos, iš kurios ji pagaminta, mikroskopinės charakteristikos. Tai pirmas kartas superlaidumo srityje, kai teorija numato visas kvantinės fazės perėjimo detales, patvirtintas realiuose laboratorijos objektuose.
„Kvantinės fazės perėjimai gali skambėti labai egzotiškai, tačiau jie pastebimi daugelyje sistemų - nuo žvaigždžių centrų iki atominių branduolių, taip pat nuo magnetų iki izoliatorių“, - sakė Andrejus Rogachevas, Jutos universiteto docentas ir pagrindinis tyrimo autorius. „Supratę kvantines vibracijas šioje paprastesnėje sistemoje, galime kalbėti apie kiekvieną mikroskopinio proceso detalę ir pritaikyti ją sudėtingesniems objektams“.
Reklaminis vaizdo įrašas: