یک نکته مهم برای بهبود ابررساناها – ScienceDaily


جستجوی ابررسانایی که بتواند در شرایط بسیار کم صدها درجه زیر صفر یا تحت فشارهایی مانند نزدیکی مرکز زمین کار کند ، جستجوی یک قدرت انقلابی جدید است – نیرویی که برای اتومبیل های دارای نیروی مغناطیسی و بسیار کارآمد لازم است. شبکه های الکتریکی آینده.

اما توسعه این نوع ابررسانای “دمای اتاق” شاهکاری است که دانش هنوز موفق به انجام آن نشده است.

با این حال، یک محقق از دانشگاه مرکزی فلوریدا در حال کار را به این هدف به تحقق نزدیک تر است، با برخی از آخرین تحقیقات خود را به تازگی منتشر شده در مجله فیزیک ارتباطات – طبیعت.

در این مطالعه ، یاسویوکی ناکاجیما ، استادیار گروه فیزیک UCF و نویسندگان دیگر نشان دادند که می توانند از نزدیک به آنچه در فلزات “عجیب” رخ می دهد ، نگاهی بیندازند.

این فلزات “عجیب” مواد خاصی هستند که در مقاومت الکتریکی رفتار دمایی غیر معمول نشان می دهند. “عجیب و غریب” رفتار فلز در بسیاری از ابررساناهای دمای بالا پیدا شده است زمانی که آنها در یک حالت ابررسانا، که آنها را برای دانشمندانی که چگونه برخی از فلزات تبدیل ابررساناهای دمای بالا مفید نیست.

این کار از این جهت مهم است که درک رفتار کوانتومی الکترونها در فاز فلزی “عجیب” می تواند به محققان امکان درک مکانیسم ابررسانایی در دماهای بالاتر را بدهد.

ناکاجیما گفت: “اگر ما تئوری توصیف این رفتارها را بدانیم ، ممکن است بتوانیم ابررساناهای با درجه حرارت بالا را طراحی کنیم.”

ابررساناها نام خود را می گیرند زیرا رساناهای نهایی برق هستند. برخلاف سیم ، آنها مقاومت صفر دارند ، که مانند “اصطکاک” الکترونیکی ، جریان برق را از طریق سیم مانند سیم مسی یا طلا از دست می دهد.

این ابررساناها را به یک ماده ر dreamیایی برای تأمین انرژی شهرها تبدیل می کند ، زیرا انرژی صرفه جویی شده با استفاده از سیم بی سیم بسیار زیاد است.

ابررساناهای قدرتمند همچنین می توانند آهنرباهای سنگین را جابجا کنند و راه را برای اتومبیل های قدرتمند و ارزان قیمت با قدرت مغناطیسی ، قطارها و موارد دیگر هموار کنند.

برای تبدیل هادی به ابررسانا ، مواد فلزی باید تا دمای بسیار پایین خنک شوند تا مقاومت الکتریکی از بین برود ، این روند تیز است که فیزیک هنوز نظریه جامعی برای توضیح آن ایجاد نکرده است.

این درجه حرارت سوئیچینگ حیاتی اغلب از -220 تا -480 درجه فارنهایت و معمولا شامل یک سیستم خنک کننده های گران قیمت و دست و پا گیر با استفاده از نیتروژن مایع یا هلیوم.

برخی از محققان ابررساناها که در حدود 59 درجه فارنهایت کار آن است که از سطح زمین به دست آورد، اما نیز تحت فشار شده است بیش از 2 میلیون بار.

در این مطالعه ، ناکاجیما و محققان توانستند رفتار الکترون ها را در حالت “عجیب” فلزی ماده غیر رسانا ، آلیاژ آهن pnicitide ، نزدیک یک نقطه بحرانی کوانتومی اندازه گیری و مشخص کنند. نوساناتی که توصیف نظری آنها برای دانشمندان چالش برانگیز است.

محققان توانستند رفتار الکترونیکی را با استفاده از یک مخلوط فلزی منحصر به فرد اندازه گیری و توصیف کنند که در آن نیکل و کبالت در فرآیندی به نام دوپینگ با آهن جایگزین می شوند و بدین ترتیب آلیاژ pnicitid آهن ایجاد می شود که تا 459.63 درجه ابررسانا نیست. فارنهایت خیلی کمتر از نقطه ای که سیم معمولاً به ابررسانا تبدیل می شود.

ناكاجیما می گوید: “ما از یك آلیاژ ، یك ترکیب نسبی از ابررسانای مبتنی بر آهن با درجه حرارت بالا استفاده کردیم ، كه در آن نسبت مواد ، آهن ، كبالت و نیكل در این حالت تنظیم شده است ، به طوری كه هیچ ابررسانایی حتی نزدیك به صفر مطلق وجود ندارد.” “این به ما امکان می دهد تا به نقطه بحرانی که در آن نوسانات کوانتوم رفتار الکترون ها را کنترل می کند دسترسی پیدا کنیم و نحوه رفتار آنها را در ترکیب بررسی کنیم.”

آنها دریافتند که رفتار الکترونها با هیچ پیش بینی نظری شناخته شده ای توصیف نشده است ، اما سرعت پراکندگی الکترونها در انتقال مواد از طریق ماده ممکن است مربوط به چیزی باشد که به عنوان پراکندگی پلانک ، حد سرعت کوانتومی شناخته می شود. در مورد سرعت انتقال انرژی توسط ماده.

ناكاجیما گفت: “رفتار بحرانی كوانتومی كه مشاهده می كنیم كاملاً غیر معمول است و كاملاً متفاوت از تئوری ها و آزمایش های انجام شده برای مواد بحرانی كوانتومی شناخته شده است.” “گام بعدی نقشه برداری از نمودار فاز دوپینگ در این سیستم آلیاژ پیکستید آهن است.”

وی می گوید: “هدف نهایی طراحی ابررساناها با درجه حرارت بالاتر است.” “اگر بتوانیم چنین کاری انجام دهیم ، می توانیم آنها را با هزینه کم برای تصویربرداری با تشدید مغناطیسی ، بالابر مغناطیسی ، شبکه های الکتریکی و موارد دیگر استفاده کنیم.”

ناکاجیما گفت ، باز کردن راه های پیش بینی رفتار مقاومت فلزات “عجیب” نه تنها پیشرفت ابررسانا را بهبود می بخشد ، بلکه نظریه های پشت پدیده های دیگر را نیز در سطح کوانتومی به اطلاع می رساند.

وی می گوید: “تحولات نظری اخیر نشان دهنده پیوندهای شگفت آور بین سیاهچاله ها ، گرانش و نظریه اطلاعات كوانتومی از طریق پراكندگی پلانكی است.” “بنابراین ، مطالعه رفتار فلزی” عجیب “نیز در این زمینه به یک موضوع داغ تبدیل شده است.”


منبع: khabar-erfan.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*