Các nhà khoa học đã phát hiện ra một quy trình cơ bản cần thiết cho Tính siêu dẫn Điều này có thể xảy ra ở nhiệt độ cao hơn suy nghĩ trước đây. Đây có thể là một bước nhỏ nhưng quan trọng trong quá trình tìm kiếm một trong những “chén thánh” của vật lý, chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng.
Khám phá này được thực hiện bên trong một vật liệu bất ngờ, chất điện môi, cho thấy sự ghép cặp của các electron ở nhiệt độ thấp tới âm 190 độ F (âm 123 độ C) – một trong những thành phần bí mật tạo nên dòng điện mà hầu như không bị mất năng lượng trong điều kiện lạnh. vật liệu siêu dẫn.
Cho đến nay, các nhà vật lý vẫn đang đau đầu giải thích tại sao điều này lại xảy ra. Nhưng hiểu được điều này có thể giúp họ tìm ra chất siêu dẫn hoạt động ở nhiệt độ phòng. Các nhà nghiên cứu đã công bố kết quả của họ vào ngày 15 tháng 8 trên tạp chí khoa học.
Đồng tác giả cho biết: “Các cặp electron cho chúng ta biết rằng chúng đã sẵn sàng trở thành chất siêu dẫn, nhưng có điều gì đó đã ngăn cản chúng”. Ki Jun Chosinh viên tốt nghiệp ngành vật lý ứng dụng tại Đại học Stanford, Ông nói trong một tuyên bố“Nếu chúng ta có thể tìm ra một phương pháp mới để đồng bộ hóa các cặp thì chúng ta có thể áp dụng phương pháp đó để chế tạo các chất siêu dẫn nhiệt độ cao hơn.”
Tính siêu dẫn phát sinh từ các gợn sóng do các electron để lại khi chúng di chuyển trong vật liệu. Ở nhiệt độ đủ thấp, những gợn sóng này hút các hạt nhân nguyên tử lại với nhau, từ đó gây ra một sự dịch chuyển điện tích nhỏ thu hút electron thứ hai về phía electron thứ nhất.
Thông thường hai điện tích âm sẽ đẩy nhau. Nhưng thay vào đó, một điều kỳ lạ xảy ra: các electron liên kết với nhau tạo thành một “cặp đồng”.
Liên quan đến: không gian.com/satellites-re-entering-magnetosphere-effect-study” style=”text-trang trí: gạch chân; box-sizing: border-box;”>Các mảnh vụn từ vệ tinh đang cháy có thể ảnh hưởng đến từ trường Trái đất
Cặp Cooper có những cách tiếp cận khác nhau Cơ học lượng tử Những cặp Cooper này khác với những cặp electron đơn lẻ. Thay vì bị gói gọn trong một lớp vỏ năng lượng, chúng hành xử giống như các hạt ánh sáng, vô số hạt ánh sáng có thể chiếm giữ cùng một điểm trong không gian cùng một lúc. Nếu đủ các cặp Cooper này được tạo ra khắp vật liệu, nó sẽ trở thành chất lỏng siêu lỏng, chảy mà không bị mất năng lượng do điện trở.
Các chất siêu dẫn đầu tiên, được phát hiện bởi nhà vật lý người Hà Lan Heike Kamerlingh Onnes vào năm 1911, đã chuyển sang trạng thái có điện trở bằng 0 ở nhiệt độ lạnh không thể tưởng tượng được – gần Độ không tuyệt đối (âm 459,67 độ F, hoặc âm 273,15 độ C). Tuy nhiên, vào năm 1986, các nhà vật lý đã phát hiện ra một vật liệu làm từ đồng, gọi là cuprite, trở thành chất siêu dẫn ở nhiệt độ cao hơn nhiều (nhưng vẫn rất lạnh) là âm 211 F (âm 135 C).
Các nhà vật lý hy vọng khám phá này sẽ đưa họ đến các chất siêu dẫn ở nhiệt độ phòng. Tuy nhiên, những hiểu biết sâu sắc về nguyên nhân khiến cuprate thể hiện hành vi bất thường của chúng đã chậm lại và năm ngoái, những tuyên bố lan truyền về chất siêu dẫn có thể tồn tại ở nhiệt độ phòng cuối cùng đã bị… Cáo buộc giả mạo dữ liệu Và sự thất vọng.
Để nghiên cứu sâu hơn, các nhà khoa học đằng sau nghiên cứu mới đã chuyển sang sử dụng đồng, xeri và oxit neodymium. Nhiệt độ siêu dẫn tối đa của vật liệu này là âm 414,67 độ F (âm 248 độ C) nên các nhà khoa học không bận tâm nghiên cứu nhiều về nó. Nhưng khi các nhà nghiên cứu tham gia nghiên cứu chiếu tia cực tím lên bề mặt của nó, họ nhận thấy có điều kỳ lạ.
Thông thường, khi chùm ánh sáng hay photon chạm vào cốc mang các electron chưa ghép cặp, các photon sẽ cung cấp cho các electron đủ năng lượng để đánh bật chúng ra khỏi vật liệu, khiến chúng mất rất nhiều năng lượng. Nhưng các electron trong cặp Cooper có thể chống lại sự phóng photon, khiến vật liệu chỉ mất đi một lượng năng lượng nhỏ.
Mặc dù trạng thái điện trở suất bằng 0 chỉ xảy ra ở nhiệt độ rất thấp, nhưng các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng khoảng cách năng lượng vẫn tồn tại trong vật liệu mới lên tới 150 K, và sự kết hợp đó, kỳ lạ thay, lại mạnh nhất ở hầu hết các mẫu có khả năng chống lại dòng chảy tốt nhất. dòng điện.
Điều này có nghĩa là mặc dù cuprite khó có thể đạt tới tính siêu dẫn ở nhiệt độ phòng, nhưng nó có thể mang lại một số gợi ý về việc tìm ra một chất liệu có thể làm được điều đó.
Tác giả chính Qi Xun Chen, giáo sư vật lý tại Đại học Stanford, cho biết: “Kết quả của chúng tôi mở ra một con đường mới đầy tiềm năng phía trước. Chúng tôi dự định nghiên cứu khoảng cách ghép nối này trong tương lai để giúp chế tạo các chất siêu dẫn sử dụng các phương pháp mới”. “Một mặt, chúng tôi dự định sử dụng các phương pháp thử nghiệm tương tự để hiểu rõ hơn về trạng thái khớp nối lỏng lẻo này. Mặt khác, chúng tôi muốn tìm cách điều khiển các vật liệu này để buộc các ghép nối lỏng lẻo này đồng bộ hóa.”
“Nhà phân tích. Con mọt sách thịt xông khói đáng yêu. Doanh nhân. Nhà văn tận tâm. Ninja rượu từng đoạt giải thưởng. Một độc giả quyến rũ một cách tinh tế.”