Mokslininkai šviesa pažvelgė į superlaidininko vidų: aptiko dvi dalelių grupes

Sekite TechNaujienos Google

JAV Rutgers universiteto ir Estijos tyrėjai paskelbė naują metodą, leidžiantį atskirti dalelių būsenas superlaidininko viduje susidarančiuose itin mažuose magnetiniuose sūkuriuose. Spalio 28 dienos universiteto pranešime nurodoma, kad mokslininkai panaudojo šviesos matavimus ir išskyrė dvi skirtingas sūkuriuose esančių dalelių grupes. Tyrimo rezultatai paskelbti žurnale „Physical Review Letters“.

Superlaidininkai yra medžiagos, kurios esant tinkamoms sąlygoms gali perduoti elektros srovę be įprastos elektrinės varžos. Tai itin patraukli savybė, tačiau praktinėms sistemoms reikia suprasti, kaip medžiaga reaguoja į temperatūrą, srovę ir magnetinį lauką.

Magnetinis laukas kai kuriuose superlaidininkuose gali prasiskverbti ne tolygiai, o mažais sūkuriais. Jų viduje atsiranda sudėtingos dalelių būsenos, kurios turi įtakos medžiagos savybėms. Iki šiol atskirti atskirus tokių būsenų požymius ne visada buvo paprasta.

Ką leidžia matyti naujas matavimo metodas

Tyrėjai naudojosi optiniais matavimais, kurie gali atskleisti medžiagos atsaką į šviesą. Tai suteikė papildomos informacijos apie superlaidininko viduje vykstančius reiškinius, neapsiribojant vien įprastais elektrinio laidumo matavimais.

Naujausi straipsniai

4 min. skaitymo • prieš 1 val

Kodėl „Microsoft“ nepavyko įsitvirtinti išmaniųjų telefonų rinkoje? „Nokia“ sandorio pamokos

4 min. skaitymo • prieš 1 val

Kodėl pasaulis taip priklausomas nuo Taivano lustų gamintojos TSMC?

4 min. skaitymo • prieš 1 val

Kaip „Nvidia“ iš vaizdo plokščių gamintojos tapo dirbtinio intelekto infrastruktūros pagrindu?

Visi naujausi straipsniai →

Svarbu atskirti naują tyrimo metodą nuo komercinio technologinio produkto. Mokslininkai nepristatė jau įprastoje aplinkoje veikiančio superlaidžiojo kabelio ar naujo magneto, galinčio iškart pakeisti pramonės įrangą. Jie pateikė fizikinę informaciją, kuri ilgainiui gali padėti geriau projektuoti ir suprasti medžiagas.

Superlaidininkų tyrimai aktualūs ne vien elektros perdavimui. Jie svarbūs galingiems magnetams, medicinos įrangai, moksliniams eksperimentams ir daliai kvantinių technologijų. Tačiau kiekviena panaudojimo sritis turi savus medžiagų, aušinimo ir patikimumo reikalavimus.

Kodėl detalės atominiu masteliu svarbios

Mokslininkai stengiasi suprasti, kodėl vienos medžiagos išlaiko reikiamas savybes stipriame magnetiniame lauke, o kitos pradeda prarasti energiją ar tampa nestabilios. Tokius procesus gali veikti net mažos defektų, dalelių struktūros ir temperatūros skirtumų detalės.

Tyrimo rezultatai prisideda prie platesnio darbo, kuriame siekiama susieti mikroskopines fizikos savybes su matomu prietaisų veikimu. Apie kitą eksperimentą su superlaidumu portalas jau rašė anksčiau, tačiau naujasis darbas nagrinėja kitokį reiškinį – sūkurių viduje esančias dalelių būsenas.

Superlaidininkų viduje atsirandantys sūkuriai gali judėti, kai per medžiagą teka elektros srovė. Toks judėjimas kai kuriomis sąlygomis sukelia energijos nuostolius, nors pati medžiaga išlieka superlaidi. Dėl šios priežasties inžinieriams svarbu ne vien pasiekti superlaidumą, bet ir suprasti, kaip elgiasi magnetinio srauto struktūros realiomis darbo sąlygomis. Tokie duomenys aktualūs kuriant galingus elektromagnetus.

Dalelių būsenų tyrimai padeda susieti išmatuojamas elektrines ir optines savybes su mikroskopine medžiagos sandara. Kartais skirtingos fizikinės būsenos gali duoti panašius bendrus matavimo rezultatus, todėl norint jas atskirti reikia papildomų eksperimentų. Naujojo darbo vertė yra ne vien gražus vaizdas, o galimybė nustatyti konkretesnį mechanizmą.

Superlaidumui pasiekti daugeliui medžiagų reikalingas žemas temperatūras palaikantis aušinimas, kuris didina įrangos kainą ir sudėtingumą. Todėl net gerai supratus vieną mikroskopinį reiškinį būtini papildomi bandymai, kol technologija tampa praktiška. Tai viena priežasčių, kodėl mokslinių atradimų naujienose būtina atskirti fizikinį rezultatą nuo jau rinkai tinkamo komercinio produkto.

Tyrėjų metodas gali būti naudingas ir vertinant kitus medžiagų mėginius, tačiau tam reikės patikrinti, ar tie patys matavimo principai veikia skirtingose kristalinėse struktūrose ir magnetinio lauko sąlygose. Tokie palyginimai padės suprasti, kurie rezultatai yra bendro pobūdžio, o kurie būdingi tik šiame eksperimente naudotai medžiagai.

Tokie tyrimai dažnai neatneša momentinio pokyčio vartotojams. Jų vertė – galimybė tiksliau numatyti superlaidžiųjų medžiagų elgseną ir mažinti neapibrėžtumą kuriant sudėtingesnę įrangą.