Пятое состояние вещества используют для создания нового типа сверхпроводника

09.11.2020 12:54

Пятое состояние вещества используют для создания нового типа сверхпроводника

Сверхпроводники - материалы, в которых электричество течет без какого-либо сопротивления - могут быть чрезвычайно полезны для будущей электроники. Теперь инженерам Токийского университета впервые в истории удалось создать сверхпроводник из состояния вещества, называемого конденсатом Бозе-Эйнштейна (БЭК).

Бозе-эйнштейновские конденсаты, иногда называемые пятым состоянием материи, после более известных твердых тел, жидкостей, газов и плазмы, - это то, что происходит, когда вы охлаждаете газ бозонов почти до самой холодной из возможных температур. Эксперименты показали, что в этот момент квантовые явления могут наблюдаться на макроуровне. Ученые использовали БЭК в качестве отправной точки для создания экзотических состояний материи, таких как сверхтвердые тела, экситоний, квантовая шаровая молния и жидкости с отрицательной массой.

"БЭК - это уникальное состояние материи, поскольку оно состоит не из частиц, а из волн", - говорит Козо Окадзаки, ведущий автор исследования. "По мере того, как они охлаждаются почти до абсолютного нуля, атомы некоторых материалов размазываются по космосу. Это размытие увеличивается до тех пор, пока атомы - теперь больше похожие на волны, чем на частицы - перекрываются, становясь неотличимыми друг от друга. Получающаяся в результате материя ведет себя как единое целое с новыми свойствами, которых не хватало в предыдущих состояниях - твердом, жидком или газовом".

Теперь, в новом исследовании токийские исследователи показали сверхпроводимость в конденсате Бозе-Эйнштейна - то, что никогда ранее не подтверждалось экспериментально. Подвиг был достигнут путем создания БЭК из облака атомов железа и селена.

Ключ к открытию пришел из наложения с аналогичной формой материи, называемой режимом Бардина-Купера-Шриффера (BCS). Как и БЭК, режимы БКШ создаются путем охлаждения облаков атомов почти до абсолютного нуля, но разница здесь в том, что когда это происходит, атомы замедляются и выстраиваются в линию. Это означает, что электроны могут легче проходить через них, обеспечивая сверхпроводимость.

Исследователи в новом исследовании хотели увидеть, что происходит во время перехода между БКШ и БЭК, и возможна ли сверхпроводимость в БЭК или ограничена только БКШ. Команда использовала фотоэмиссионную спектроскопию, чтобы посмотреть, как электроны ведут себя в двух материалах, и, конечно же, они увидели некоторую сверхпроводимость в БЭК.

На практике это открытие не имеет прямого применения для широкой публики, но углубление нашего понимания этого явления может только помочь ученым в будущем создавать более совершенные сверхпроводники. Это, в свою очередь, может привести к созданию гораздо более быстрой и эффективной электроники.

"Демонстрация сверхпроводимости БЭК была средством для достижения цели; мы действительно надеялись изучить совпадение БЭК и БКШ", - говорит Окадзаки. "Это было чрезвычайно сложно, но наша уникальная аппаратура и метод наблюдения подтвердили это - переход между этими режимами плавный. И это намекает на более общую теорию, лежащую в основе сверхпроводимости".

Напомним, ранее сообщалось, что ученые создали первый в мире сверхпроводник при комнатной температуре.

Источник

Редакция: | Карта сайта: XML | HTML | SM
2013-2020 © "МехКорпс — роботы и киборги". Все права защищены.