Twierdzenie o nadprzewodnictwie w temperaturze pokojowej dla miedzianów

Jeśli chodzi o nadprzewodnictwo, fizycy zwykle potrzebują trzech oddzielnych dowodów, aby potwierdzić twierdzenie. Po pierwsze, materiał musi mieć zerową rezystancję. Po drugie, materiał musi wykazywać efekt Meisnera, odbijając zewnętrzne pole magnetyczne. I wreszcie, efekty te muszą się włączyć w określonej temperaturze krytycznej.

W większości materiałów nadprzewodzących przejście do zerowej rezystancji i efekt Meisnera występują w tej samej temperaturze krytycznej. Ale w ostatnich latach niektórzy fizycy odkryli pewne miedziany, w których przejście do zerowej rezystancji zachodzi w niższej temperaturze niż efekt Meisnera.

Tak więc w niskich temperaturach miedzian zachowuje się jak normalny nadprzewodnik. Wraz ze wzrostem temperatury przechodzi przez pierwszą przemianę i traci zerowy opór przy zachowaniu efektu Meisnera. Następnie, gdy temperatura dalej rośnie, przechodzi przez drugie przejście, w którym znika efekt Meisnera i materiał staje się zwykłym przewodnikiem. W niedomieszkowanym tlenku itru i baru i miedzi (YBCO) pierwsze przejście zachodzi przy 85K, a drugie przy ponad 200K.

Ale skoro oba efekty są przejawami nadprzewodnictwa, jak to możliwe?

Dzisiaj Vladimir Kresin z Lawrence Berkeley National Laboratory i Stuart Wolf z University of Virginia wysunęli teorię. Uważają, że te miedziany składają się z dwóch składników o różnych temperaturach przejścia: składnik o wyższej temperaturze przejścia tworzy wyspy w osnowie o niższej temperaturze przejścia.

To wyjaśnia, dlaczego materiał ma dwie temperatury przejścia. Poniżej 85K oba komponenty są nadprzewodnikami. Ale gdy temperatura wzrasta powyżej 85K, matryca staje się konwencjonalnym przewodnikiem wprowadzającym skończony opór. Jednak składnik wyspowy zachowuje nadprzewodnictwo.

Dlatego pomiary na materiale sypkim wykazują skończony opór, ale także efekt Meisnera.

Interesujące w komponencie wyspowym jest to, że musi to być nadprzewodnik w temperaturach powyżej 200K, być może nawet 250K. To temperatura pokojowa.

Rodzi to oczywiste pytanie: jaka jest różnica między komponentem wyspowym a komponentem macierzowym? Kresin i Wolf nie wiedzą, ale robią sugestię. Nadprzewodniki są niezwykle wrażliwe na mieszankę atomów, z których się składają. Ich pomysł polega na tym, że powstają wyspy o wysokiej temperaturze, w których izotopy atomowe subtelnie zmieniają właściwości materiału.

Nie jest jasne, w jaki sposób izotop może to zrobić. Kresin i Wolf twierdzą jednak, że jeden eksperyment wykazał, że zastąpienie O-18 przez O-16 w innym miedzianie dramatycznie zwiększa drugą temperaturę przejścia.

To potencjalnie ekscytujące. W efekcie ci faceci twierdzą, że odkryli nadprzewodnik w temperaturze pokojowej, aczkolwiek taki, który działa wewnątrz nadprzewodnika o niższej temperaturze. Ważnym pytaniem do zbadania będzie to, czy można wyizolować te materiały, aby efekt pojawił się w samodzielnym materiale masowym.

Jednak ci faceci będą musieli wykonać trochę więcej pracy, aby przekonać wszystkich innych. Dziedzina nadprzewodnictwa jest zaśmiecona doniesieniami o nadprzewodnikach wysokotemperaturowych, które później okazały się trudne lub niemożliwe do odtworzenia. Naukowcy mają nawet nazwę dla tych odkryć: USO – niezidentyfikowane obiekty nadprzewodzące.

Kilka lat temu przyjrzeliśmy się twierdzeniu Kresina, że ​​znaleźli nanoklastry aluminiowe nadprzewodzące przy 200K . Od tamtej pory nic nie widzieliśmy.

Kresin i Wolf mówią, że planują dalsze śledztwo. Jeśli usłyszymy więcej od nich lub innych, którzy powtórzyli swoją pracę, będziemy wiedzieć, że jest coś w tych twierdzeniach. Jeśli nie, będziemy musieli zapisać to jako kolejne USO.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1109.0341 : niejednorodny stan nadprzewodnictwa i samoistna Tc : nadprzewodnictwo bliskie temperatury pokojowej w miedzianów

ukryć