Podivné materiály sú ešte čudnejšie

, Autor: Tlačové správy z vedy

Zistilo sa, že materiál, ktorý je už známy svojim unikátnym správaním, prenáša prúd takým spôsobom, aký nikdy predtým nebol pozorovaný.

Vedci z Florida State University objavili v materiáloch nazývaných kupráty správanie, ktoré naznačujé, že prenášajú prúd úplne iným spôsobom ako konvenčné kovy, napríklad meď.

Výskum, ktorý bol uverejnený v časopise Science, pridáva nový význam materiálom prezývaným, "podivné kovy".

Kupráty sú vysokoteplotné supravodiče (HTS), čo znamená, že dokážu prenášať prúd bez straty energie pri o niečo vyšších teplotách ako konvenčné nízkoteplotné supravodiče (LTS). Napriek tomu, že vedci chápu fyziku LTS, ešte nerozlúskli správanie sa HTS materiálov. Ako presne elektróny cestujú cez tieto materiály zostáva najväčším tajomstvom oblasti fyziky nízkych teplôt.

Pre výskum jedného špecifického kuprátu, lantánu stroncium-meďnatého (LSCO), sa tím, ktorý vedie fyzik MagLabu Arkady Shekhter zameral na jeho normálny, kovový stav - z ktorého nakoniec, keď teplota klesne dosť nízko, prejde do supravodivého stavu. Tento normálny stav kuprátu je známy ako "podivný" alebo "zlý" kov, čiastočne preto, že elektróny nevedú veľmi dobre elektrickú energiu.

Vedci študovali konvenčné kovy už viac ako storočie a vo všeobecnosti sa zhodnú na tom, ako cez ne elektrina prechádza. Nazývajú jednotky, ktoré prenášajú náboj týmito kovmi "kvázičastice", ktorými sú v podstate elektróny. Tieto kvázičastice sú pri prenose náboja cez vodič od seba navzájom takmer nezávisle.

Ale vysvetľuje tok kvázičastíc to, ako elektrický prúd cestuje v kuprátoch? Na pracovisku National MagLab’s Pulsed Field Facility v Novom Mexiku sa Shekhter a jeho tím touto otázkou zaoberali. Dali LSCO do veľmi vysokého magnetického poľa, pustili ním prúd a potom zmerali jeho odpor.

Výsledné údaje odhalili, že prúd v skutočnosti nemôže byť prenášaný bežnými kvásičasticami, ako to robí v medi alebo dopovanom kremíku. Normálny kovový stav kuprátu sa zdal byť čímkoľvek iným než normálnym stavom.

"Je to nový spôsob, akým kovy môžu viesť elektriu, ktorý nie je množstvom kvázičastíc lietajúcich okolo, čo je jediný zaťiaľ dobre pochopený a dohodnutý jazyk," povedal Shekhter. "Väčšina kovov funguje takým spôsobom."

Ak nie kvázičasticami, ako presne sa prenáša náboj v podivnej kovovej fáze LSCO? Dáta naznačujú, že to môže byť nejaký druh tímového úsilia elektrónov.

Vedci už nejaký čas vedia o zaujímavom správaní LSCO: V normálnom vodivom stave sa mení odpor lineárne s teplotou. Inými slovami, s rastúcou teplotou, sa odolnosť LSCO voči elektrickému prúdu pomerne zvyšuje, čo nie je prípad konvenčných kovov.

Shekhter a jeho kolegovia sa rozhodli testovať odpor LSCO, ale pomocou magnetického poľa, ako parametra namiesto teploty. Materiály vložili do veľmi silného magnetu a merali odpor v poliach až do 80 Tesla. (na porovnanie, MRI magnet v nemocniciach, generuje pole približne 3 Tesla). Objavili ďalší prípad lineárneho odporu: S intenzitou magnetického poľa sa zvýšil odpor rezistora LSCO proporcionálne.

Skutočnosť, že lineárny odpor v poli tak elegantne odrážal predtým známy lineárny tepelný odpor LSCO, je veľmi významná, povedala Shekhter.

"Zvyčajne, keď vidíte také veci, to znamená, že je to veľmi jednoduchý princíp," povedal.

Zistenie naznačuje, že elektróny zrejme pri svojom pohybe v materiáli spolupracujú. Fyzici už istý čas verili, že HST materiály vykazujú takéto "korelované správanie elektrónov" v supravodivej fáze, aj keď presný mechanizmus ešte pochopený nie je.

Tento nový dôkaz naznačuje, že LSCO vo svojom normálnom vodivom stave môže tiež prenášať prúd pomocou niečoho iného ako nezávislých kvázičastíc - hoci to tiež nie je supravodivosť. Čo je to "niečo", si vedci ešte nie sú istí. Nájdenie odpovede môže vyžadovať úplne nový pohľad na problém.

"Tu máme situáciu, pre ktorú neexistuje žiadny "jazyk" (fomalizmus) čo by pomohol," povedal Shekhter. "Musíme nájsť nový "jazyk", ako premýšľať o týchto materiáloch."

Nový výskum vyvoláva veľa otázok a prináša niekoľko nápadov, vrátane takých o zásadne odlišnom spôsobe, akým by mohol byť meraný odpor v kuprátoch. V bežných kovoch, vysvetlil Shekhter, môže byť rezistivita naladená viacerými spôsobmi - predstavte si súbor čísiel, ktorý by mohol prispôsobiť túto vlastnosť.

Ale v kuprátoch, hovorí Shekhter: "Existuje len jeden spôsob na určenie odporu. A teplota a magnetické pole, každý svojím vlastným spôsobom, využívajú len tento jedniný spôsob."

Čudné, naozaj. Ale od podivných kovov by sme neočakávali nič menšie.

Medzi ďalších prispievateľov do štúdie patrí riaditeľ MagLab a profesor fyziky FSU Greg Boebinger; bývalí postgraduálni študenti FSU Paula Giraldo-Gallo a Jose A. Galvis; bývalí doktorandi FSU Zachary Stegen a Camilla Moir; Absolvent FSU Xiujun Lian; a bývalý výskumník spoločnosti MagLab Scott Riggs.

Zdroj: news.fsu.edu

 

Kľúčové slová
materiály
Po kliknutí na vybrané kľúčové slovo sa vám automaticky zobrazia všetky súvisiace články na pc.sk

Re: Podivné materiály sú ešte čudnejšie

Hmm, nepomohol ani Google Translator:
But in cuprates, Shekhter said, “There is only one dial to adjust resistivity. And both temperature and magnetic field, in their own way, access that one dial.”
Ale v kuprátoch, hovorí Shekhter: "Existuje len jeden spôsob ako meniť (ovládať) odpor. A teplota a magnetické pole, každý svojím vlastným spôsobom, využívajú len tento jedniný spôsob."

MagLab nie je spoločnosť, ale Národné laboratórium vysokých magnetických polí - jedna veľká výskumná inštitúcia umiestnená v Tallahassee a Gainesville na Floride a v Los Alamos v Novom Mexiku.

Poslať nový komentár

TOPlist