Свръхпроводимост при стайна температура и по-висока. Експериментално потвърждение. В.Л. Дерунов. Пътят към стайната свръхпроводимост Стайна свръхпроводимост

МОСКВА, 13 септември - РИА Новости.Отделни зърна от графит могат да проявяват свръхпроводими свойства при стайна температура след третиране с вода и изпичане в пещ, което показва възможността за постигане на свръхпроводимост в нормални условияна практика, казват немски физици в статия, публикувана в списанието Advanced Materials.

„Като цяло нашите експериментални данни показват, че свръхпроводимостта при стайна температура е осъществима и че методите, които сме използвали, могат да проправят пътя за ново поколение свръхпроводници, чието появяване ще донесе ползи за човечеството, които все още са трудни за оценка“, каза Пабло Ескинази, лидер на групата физици от университета в Лайпциг (Германия).

Ескуинази и неговите колеги са учили физични свойстваграфит и други форми на въглерод. По време на един от експериментите учените изсипаха графитен прах в епруветка с вода, разбъркаха го и го оставиха на мира за 24 часа. След това физиците филтрират графита и го изсушават в пещ при температура 100 градуса.

В резултат на това учените са получили набор от графитни гранули с изключително интересни физични свойства. По този начин повърхността на тези зърна има свръхпроводящи свойства, които се запазват дори при температура от 300 градуса по Келвин или 26 градуса по Целзий.

Това се проявява в появата на характерни резки фазови преходи вътре в зърната. магнитен момент, които съществуват в класическите високотемпературни свръхпроводници. Физиците не са успели да проверят дали графитът има две други основни характеристики на такива материали: липсата на съпротивление и така нареченият ефект на Майснер - пълно изместване магнитно полеот тялото на диригента.

Независимо от това, откриването дори на един от ефектите предполага, че високотемпературните свръхпроводници могат да функционират и при стайна температура.

За съжаление графитните зърна, получени от Ескуинази и колегите му, не могат да се използват като "строителен материал" за свръхпроводници. Първо, само 0,0001% от масата на графита има свръхпроводящи свойства поради факта, че този ефект се наблюдава само на повърхността на зърната. Второ, тази форма на графит е изключително крехка и физическите свойства на зърната се губят безвъзвратно дори при най-малката деформация.

В бъдещата си работа физиците планират да изследват повърхността на зърната и ролята на водородните атоми, които остават на повърхността им след "водна баня" и последващо изсушаване. Освен това Ескуинази и колегите му ще тестват дали такива зърна имат нулево съпротивление и дали ефектът на Майснер възниква в тях.

Американски физици разгадаха поведението на електроните в така наречената фаза на псевдопропуск на материята, която предхожда състоянието на свръхпроводимост.

Свръхпроводимостта се нарича пълното изчезване на електрическото съпротивление на веществото спрямо постоянен електрически ток при температура под критичната. Огромната практическа стойност на свръхпроводниците се състои в липсата на загуби на електрическа енергия в тях по време на протичане на ток. Но много ниската критична температура пречи на широкото им използване. За повечето вещества тя е близка до абсолютната нула. До 1986 г. сплавта Nb 3 Ge притежава най-високата температура, за която свръхпроводимостта се появява при температури под 23 K (-250 °). Следователно възникна важен научен проблем: да се намерят вещества, които преминават в свръхпроводящо състояние при по-висока температура, за предпочитане близка до стайната, което се нарича високотемпературна свръхпроводимост.

През 1986 г. бяха открити високотемпературни свръхпроводници (HTSC) на базата на медни оксиди (купрати) и в рамките на няколко години критичната температура се повиши до около 120 К. Тези вещества обаче имат много сложна електронна структура, което прави изключително трудно да се разбере как в тях се осъществява преходът към свръхпроводящо състояние, без което е невъзможно да се разработят свръхпроводници, работещи при по-високи температури. Оттогава в продължение на почти 30 години се провеждат сложни експерименти за изследване на този въпрос.

По-специално беше установено, че състоянието на свръхпроводимост в HTSCs се предшества от състояние, наречено "фаза на псевдопроцеп". Този термин се свързва с характеристика на енергийния спектър на електроните в материята (така наречения дискретен набор от разрешени енергийни нива на електрони в атом). Електроните с ниски енергийни стойности са разположени във валентната лента, електроните с по-висока енергия, способни да се движат през веществото, са разположени в проводимата зона. В полупроводниците и диелектриците валентната зона и зоната на проводимост са разделени от интервал от забранени енергийни стойности, наречен "пролука". За да участва в създаването на ток, електронът трябва да получи енергия, за да прескочи празнината от валентната зона към зоната на проводимост. Следователно, колкото по-голяма е ширината на междината, толкова по-силни са изолационните свойства на материала.

В свръхпроводниците също се образува празнина, но тя има различна природа. Когато се появи свръхпроводимост, електроните близо до нивото на Ферми образуват така наречените двойки на Купър и се установяват на нивото на Ферми и това ниво започва да разделя празнината от нивата на единичните електрони. Нивото на Ферми се определя от критичната температура.

Оказа се, че ВТСП при температури над критичните имат състояние с по-малконосители на заряд близо до нивото на Ферми, отколкото в конвенционален проводник. Това явление се нарича "псевдопролука". Това състояние на неразбираема природа предизвика много въпроси сред физиците. Тъй като състоянието на псевдопропастта предшества и частично съжителства със (конкурира се с) свръхпроводимостта, учените вярват, че изследването на това състояние ще помогне да се разкрият мистериите на HTSC. IN последните годинимного работи са посветени на този въпрос, един от които наскоро беше публикуван в списанието "наука" .

Физиците от Националната лаборатория Брукхейвън и университета Корнел, използвайки техния уникален високопрецизен сканиращ тунелен микроскоп, успяха да проследят детайлите на прехода на купрата от изолатор към свръхпроводник през етапа на псевдопроцеп. Тяхната експериментална постановка позволи да се определи пространственото разположение и посоката на движение на електроните в материала, благодарение на което бяха открити две нови явления.

В изходно състояние изследваният купрат Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+ δ е изолатор. За да го преобразуват в HTSC, кислородните атоми са били химически добавени към него като източник на носители на заряд (дупки). Този процес се нарича допинг, допълнителните атоми са посочени във формулата като "+ δ". Физиците са сканирали систематично материал на различни нива на допинг от дълго време, за да видят как поведението и разположението на електроните се променят, докато материалът еволюира в свръхпроводящо състояние.

С увеличаване на броя на носителите на заряд (ниво на допинг), материалът преминава от диелектрично състояние към фаза на псевдощепка. При ниска плътност на носителите на заряд се наблюдава доста статична картина. Имаше екзотична периодична статична подредба на някои електрони, наречена „вълни на плътност“ или „ивици“. Тези вълни изглеждат като ивици от "замръзнали" електрони. Вълните на плътността, подобно на движението на електроните, са ограничени в определени посоки. С по-нататъшното увеличаване на броя на зарядите учените установиха, че вълните на плътност изчезват и електроните в материала придобиват способността да се движат свободно във всяка посока. Освен това, това се случва при същото ниво на допинг като появата на чиста свръхпроводимост.

„За първи път експеримент директно свърза изчезването на вълните на плътност и свързаните с тях наноразмерни дефекти на решетката с появата на електрони, течащи свободно във всички посоки, необходими за неограничена свръхпроводимост“, каза водещият автор Séamus Davis. "Тези нови измервания най-накрая ни показаха защо в мистериозното състояние на псевдопролука на този материал електроните се движат по-малко свободно."

Дейвис сравнява наблюденията с летене над замръзнала река, където могат да се видят статични фрагменти, образувани от лед, и в същото време откриват потока течна вода. Тези полети се правят отново и отново през пролетта, когато замръзналата вода постепенно се топи. В купрата, вместо да повишат температурата, учените увеличиха нивото на допинг, за да "удавят" вълните на плътността в определена критична точка.

Това откритие потвърждава дългогодишната идея, че именно вълните на плътност ограничават потока от електрони и нарушават максималната свръхпроводимост във фазата на псевдопроцепа. „Статичното разположение на електроните и свързаните с тях флуктуации на наномащаб нарушават свободния поток на електрони – подобно на леда на река, който нарушава потока на течна вода“, казва Дейвис.

Разбира се, създаването на HTS не е толкова лесно, колкото разбиването на лед, но това откритие дава улики. Чрез предотвратяване на образуването на статични ленти, когато се появят, в крайна сметка могат да бъдат получени материали, които ще действат като свръхпроводник при по-ниска плътност на допинг и при много по-висока температура, каза Дейвис.

- уникално свойство на някои материали, което позволява предаване на електричество без съпротивление и следователно без загуба.

Въпреки факта, че този ефект е открит за първи път в началото на 20-ти век, дълго време той. Факт е, че първите свръхпроводници са работили при температура, близка до абсолютната нула, и изследователите са използвали течен хелий, за да ги охладят.

Първата голяма революция в тази област се случи преди около 25 години с откриването на така наречените високотемпературни свръхпроводници. Въпреки името, те все пак трябваше да бъдат охладени до много ниски температури от човешка гледна точка. Но инженерите, използващи течен азот, са се научили да използват свръхпроводимостта в някои устройства, като магнитен резонанс и ускорители на частици.

Серия от работи, започнати през 2013 г., доближава човечеството до създаването на проводници, които демонстрират нулево съпротивление при стайна температура. Вече писахме, че учените от университета в Кеймбридж първи описаха природата на събитието. Сега международен екип от физици от Института Макс Планк за структурата и динамиката на материята (Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie) индуцира свръхпроводимост в керамичен материал при стайна температура с помощта на кратки инфрачервени лазерни импулси.

Учените са работили с общ високотемпературен свръхпроводник, итрий-бариев-меден оксид, известен като YBCO. Той проявява ефект на нулево съпротивление при минус 180 градуса по Целзий.

Неговите кристали имат сложна структура: тънки двойни слоеве от меден оксид се редуват с по-дебели междинни слоеве, съдържащи барий, мед и кислород. Свръхпроводимостта възниква между тънки слоеве, където електроните се комбинират в така наречените двойки Купър. В това състояние изпаренията преминават през слоевете материал, като анимационни призраци през стени.

Преди година екип, ръководен от Андреа Кавалери, откри необичаен ефект, когато YBCO беше облъчен с лазерни импулси. Учените предположиха, че кратките изблици на светлина променят връзките между двойните слоеве меден оксид за кратък период от време. Въпреки това беше възможно да се разберат напълно причините за появата на свръхпроводимост при стайна температура само след свързването на "тежката артилерия" - най-мощният в света рентгенов лазер (LCLS).

„Първо, както обикновено, ние въздействахме на кристала с импулс от инфрачервена светлина, което накара отделните атоми да вибрират, обяснява Роман Манковски, водещ автор на работата.“ След това последва кратък рентгенов импулс, с който точно определихме кристалната структура на възбудения материал.

Оказа се, че инфрачервената светкавица не само инициира вибрации на атомите в материала, но и ги кара да променят позицията си в кристала. В резултат на това слоевете меден диоксид стават по-дебели с два пикометра, което съответства само на една стотна от диаметъра на съставните им атоми.

В същото време разстоянието между два съседни слоя беше намалено със същото разстояние. Тези промени може да изглеждат незначителни, но дори тази лека конвергенция беше достатъчна, за да се прояви свръхпроводимостта при по-благоприятни за учените условия.

Въпреки факта, че ефектът е продължил само няколко милионни от секундата, резултатите от работата, публикувани в Nature, ще помогнат в търсенето на нови проводници и начини за разширяване на техния обхват.

Сега необходимостта от нискотемпературно охлаждане сериозно усложнява широкото използване на свръхпроводимостта. В деня, в който тези мерки вече не са необходими, ни очаква истинска технологична революция.

В природата всичко е уредено много по-просто, отколкото човек предполага в своето мислене. Например всеки се измъчва от въпроса - какво е свръхпроводимост? Защо се появява в проводницисамо когато ниски температури ? И третият въпрос е дали стайна свръхпроводимост? Нека помислим за това заедно.

При производството на съвременни магнити смес от необходимите прахове се пресова в желаната форма, след това се вкарва в намотката, подава се ток и магнитът е готов. Въпросът е защо енергията се съхранява в тялото на постоянен магнит? За да отговорим на този въпрос, нека направим втори експеримент. На свръхпроводящпръстен в криостата, навиваме проводника и го свързваме към зареден кондензатор. Когато в него се прокара ток, свръхпроводящток и, подобно на магнит, мощно магнитно поле се съхранява и остава в продължение на много години. Отговорът на последния въпрос е изключително прост. IN постоянен магниткогато се инжектира ток, подобно свръхпроводящтокове, само в обемите на атомите и домейните, които визуално откриваме с помощта на железен прах на полюса на магнит, като трябва да се отбележи, че всичко това е при стайна температура и по-висока, до точката на Кюри. За магнитите тази Т кюри е критичната температура за загуба на намагнитване, която е подобна на тази за всеки свръхпроводник T c - ясна температура на преход към конвенционален проводник.

Развитието на научното познание няма висок път. Понякога изследовател, който е открил нова фундаментална посока в познанието, я тълкува в най-опростена форма поради малкото експериментални данни, натрупани дотогава. Освен това тази форма, която не винаги е правилна, се възприема от други съмишленици и с течение на времето придобива такива детайли и мощен математически апарат, способен да маскира своите недостатъци, че развитието на теорията продължава автоматично. Това се случи с електронната проводимост на Друде, където енергията в проводника се пренася само от електрони. Връщането в такова състояние към първоначалните, по-правилни позиции вече става доста трудно; обучението на няколко поколения само тласка напред към задънена улица, както се случи с свръхпроводимост.

Съгласете се, че електричество- има пренос на енергия по протежение на проводника. Електронът не може да бъде носител на енергия в проводниците, тъй като има постоянен заряд от 1.6.10 -19 Кулон, който не може да бъде променен от природата, което обикновено не е подходящо за пренос на енергия. По някаква причина никого не притеснява, че електрон в проводник се движи в обратна посока от минус към плюс, въпреки че енергията (установена от практиката) преминава от плюс към минус (както в атома, от ядрото към електроните). Освен това експериментално е потвърдено, че скоростта на електрона дори в метал не надвишава 0,5 mm / s, а енергията в проводника се пренася със скоростта на светлината. В синхротронните ускорители радиочестотната електромагнитна вълна дърпа лъч от електрони върху себе си, за да ги ускори, а не обратното. Тук ролята на локомотива на влака е във вълната, електроните са вагоните. В допълнение, външните електрони на проводниковите атоми са свързани химически връзки, но е известно, че когато допустимият ток се движи, механичните свойства на проводника не се променят и най-многото, на което са способни електроните, е да прескачат от атом на атом. Електронът може да съхранява енергия само в силата (скоростта) на своето движение и при спиране да я изхвърли под формата на малка хаотична електромагнитна вълна от светлина, която виждаме в примера със спирала на електрическа крушка. Същото се случва във всеки проводник, става ясно при късо съединение, когато проводникът изгаря с ярък блясък. И последното. Дори Херц, в зората на електротехниката, направи експеримент, където в електрическа линия, много ясно, с обикновена искрова междина, той показа, че енергията се пренася не само през проводници, но главно между проводници, където електроните са забранени. Тук действа обикновена електромагнитна вълна. Не е ли всичко това убедително? Само неразбирането на такива прости факти доведе до липса на осведоменост за феномена свръхпроводимост. Откъде идва електромагнитната вълна за пренос на енергия в проводници и свръхпроводници според Херц?

Във всеки проводник, полупроводник, диелектрик има три силни електромагнитни вълни върху външни валентни електрони. Просто няма друга такава мощност върху външни електрони. Първият е плазмен електронен, накратко - плазмен електронен. Физически това е електронна "тълпа" поради кулоновото отблъскване на подобни заряди. По величина енергията му варира от един до няколко електронволта. Опитно се определя от характерните енергийни загуби. На практика се различават обемни плазмено-електронни трептения и повърхностни трептения, които са по-малки от обемните с около корен от две.

Rnrnrn rnrnrn rnrnrn

Втората електромагнитна вълна върху външните електрони е енергията на Ферми. Уж никъде не се определя експериментално, така че измислиците за него са твърде разнообразни. Всъщност това е енергията на въртене на външния електрон на всеки атом около ядрото и нищо повече, а електронът получава енергията на Ферми от ядрото, той също има строго определена честота (E f \u003d hCh ƒ, където h е константата на Планк, ƒ е честотата) и се намира до плазмената електронна енергия, тъй като електроните са едни и същи - външни атоми. Енергийната позиция на плазмения електрон и фермиенергията във всяко вещество в оптичната спектроскопия е ръбът на основното поглъщане (или ръбът на фундаменталното поглъщане), където се намират така наречените екситони (двугърб енергиен изблик в спектроскопията). За алуминий 1,55 eV, за мед 2,2 eV, за итриева керамика 1,95 eV. Енергиите винаги са близки, но никога не се комбинират като две идентични индуктивно свързани вериги. Ако веригите се облъчват с честота, тогава честотата на едната верига намалява поради свързването, а честотата на другата се повишава. А облъчването на външни електрони е едно - от ядрото. Имайте предвид, че по някаква причина фермиенергията на металите е малко по-ниска от плазмената електронна, докато фермиенергията на полупроводниците и диелектриците е по-висока от плазменоелектронната. Това е единствената причина, поради която металите имат поредица от достатъчно мощни странични честоти към нулева енергия, което прави металите добри проводници. А при полупроводниците и диелектриците, напротив, нискочестотните странични падат до малки размери (честоти на Стокс), а високочестотните се усилват (анти-Стокс), така че не провеждат добре електричество. Промяната в големината на тези две енергии, която се получава от тласък, обяснява прехода диелектрик - метал.

Третата електромагнитна вълна е йонна плазма (йон-плазма). Той е обобщаващ елемент на всички видове топлинни вибрации на атомите (фонони). Във всички вещества тя ясно се определя от рамановото разсейване на светлината. Нека отбележим, че плазменият йон "води" целия екипразлични топлинни вибрации на решетката на атомите във веществата (фонони), всяка промяна в тази енергия води до промяна в техните стойности. В този раздел трябва специално да отбележим зависимостта на надлъжните акустични трептения (обичайната скорост на звука в проводник) от йонната плазма. Енергията на йонно-плазмената вълна не надвишава съответно 0,1 eV, а честотата й е малка в сравнение с електронните вълни.

И трите електромагнитни вълни в проводници, полупроводници, диелектрици естествено се събират в една вълна. В тихата материя има формата на стояща вълна. Тази единична вълна в електропровода ни беше показана от Hertz с обикновена искрова междина и сега всеки ученик в класната стая по физическо и всеки, който иска под електропровод с високо напрежение, може да я види с неонова крушка. В случай на нарушение на неутралността, дори поради случайно изместване на електрони в проводника, една вълна се втурва да отстрани нарушението и, като влачи електрони на местата им, възстановява реда като домакиня в апартамент. Това движение на електрони при подреждането на нещата е съпротивление, тъй като те отнемат енергия от една вълна за движение (както в синхротронен ускорител) и, спирайки, изхвърлят излишната енергия под формата на хаотично излъчване - топлина. Налице е отслабване на енергията на единична вълна с количеството изхвърлен топлинен електрон. Когато няма какво да вземе, тя влиза в правостоящ - домакинята си почива. Разделянето на инерционните електрони се случва и в експеримента на Толман-Стюарт, но ние измерваме с галванометър само напрежението на една вълна, нейното възбуждане. В полупроводниците ние, по чисто експериментален начин, се научихме малко да контролираме една вълна. Прилагайки напрежение към краищата на кристала, ние променяме позицията на плазмоелектронната и фермиенергията по честота в посока на приближаване, което води до спад на стойността на съпротивлението. Чрез разпространение на двете енергии по честота (намаляване на броя на електроните поради прилагането на плюс напрежение), ние увеличаваме съпротивлението на транзистора. Полупроводниците имат най-близките електронни енергии по отношение на стойността и следователно са по-лесни за регулиране.

В природата има резонанс на тези три електромагнитни вълни, две електронни - плазмено-електронни и Ферми - с третата йон-плазма. Във физиката този факт е известен като тривълнов резонанс. В този случай разликата в честотата на електронните енергии съвпада с честотата на йонната плазма. Известно е от теорията; в момента на резонанса общата енергия на трите вълни се изпомпва последователно във Ферми, след това в плазмено-електронните, след това в йонно-плазмените вълни. Когато общата енергия влезе в йонно-плазмената енергия, тогава се възбужда целият спектър от топлинни вибрации на атомите, което се вижда експериментално от скока на топлинния капацитет в проводниците. В този момент скоростта на звука също се увеличава, което означава, че звуковата вълна движи атомите по-плътно и се простира по протежение на проводника. Когато атомите се компресират между тях, електроните също се компресират, така те получават допълнителна енергия от ядрата, в същото време атомите се разминават, те изхвърлят излишната енергия не произволно, а под формата на парчета в една електромагнитна вълна, но вече заедно, ръководени от нейната честота, според лазерния принцип. Това добавяне усилва единичната вълна, която се среща като отрицателно съпротивление в полупроводниците.

Има още един изключителен фактор, изключително важен за свръхпроводимост. Така е подредена природата, че акустичната вълна на компресия и разреждане на атомите помежду си е доста слаба сама по себе си, тъй като част от енергията се изразходва за образуването на топлина. Но в определен моментто може да се усили от топлинните трептения на самите атоми и дори няколко пъти. Това усилване се нарича балистични вибрации (фонони), които възникват само при много ниски температури. Усилването възниква само в момента на прехвърляне на топлинни вибрации от хаотично движение в определени посоки по време на охлаждане, - по строго определени оси на кристала поради отслабването на други посоки. Този фактор е основният и определящ началото на всеки свръхпроводящ преход. Всеки свръхпроводник, поради особеностите на кристалната решетка, има строго свои собствени балистични фонони. Това беше установено във високотемпературна керамика под формата на рязка анизотропия в проводимостта на тока. Температурното включване на тези вибрации усилва акустичната вълна, тя притиска по-силно електроните към ядрата на атомите, поради което електроните съхраняват повече енергия и значително укрепване на единенелектромагнитна вълна, подобна на светлината в лазер. А от него резонансната йонно-плазмена енергия получава мощни удари и кара акустичната вълна да работи по-бурно. Формира се пълноценна положителна обратна връзка, която ви кара да съхранявате свръхпроводящустройства за съхранение на огромна енергия, несравнима с никоя възможна батерия. Така че в свръхпроводнициимаме два основни съвместими фактора - появата на мощна единична електромагнитна вълна върху външни електрони и, поради появата на балистични трептения, създаването подсилен реверсенергийни връзки чрез акустична вълна. Електроните, получаващи допълнителна енергия в този процес, се ускоряват в своите орбити и като два проводника с увеличени токове в една и съща посока, те се привличат един към друг срещу кулоновото отблъскване към спиновото „резе“ от магнити. Спиновите сили са изключително къси, така че те фиксират сдвояването на два електрона само на разстояния от порядъка на 10 -12 м. От сдвояването се получава двойна полза; сдвоените електрони не пречат на единичната вълна да се движи и не отнемат енергия от нея със своите вълни на де Бройл. И в същото време, непрекъснато изпомпвайки ядрата на атомите, те получават енергия в удари и след това я изпомпват заедно в една вълна, за да я усилят. Такава електронна двойка, за разлика от двойка химични връзки, е почти свободна в пространството и поради полюсите на собствените си токови магнити винаги се обръща срещу външното магнитно поле и чрез въртенето си създава диамагнетизъм на даденото вещество (в него възниква противоток). Дължината на кохерентност, открита експериментално в свръхпроводници, и е дължината на резонансната единична електромагнитна вълна (обвивка от добавянето на три електромагнитни вълни).

На практика не е трудно да се проверят тези съображения. Известни са не малко вещества със силна диамагнетизъм дори при стайна температура, което означава, че една вълна, донякъде подсилена от резонанса, вече работи там и има готови електронни двойки (например СuCl, SiC). Необходимо е да се вземе такова вещество, да се определи акустичната честота и вместо балистични фонони да се подадат в него ултразвукови вибрациидостатъчна мощност (извършват работата на йонно-плазмената енергия). Чрез това действие ние ще засилим работата на обратната връзка и ще започнем енергийния цикъл, като резултат, който получаваме изкуствен свръхпроводник при стайна температура. В същото време трябва да се помни, че при недостатъчна ултразвукова мощност ще се промени само стойността на съпротивлението на пробата. Възможно е някои кристали с ефекта на Гън да работят на този принцип, където се създават мощни електрически вибрации. Очевидно там от действието на приложено електрическо напрежение над 3 киловолта се получават същите балистични трептения при стайна температура, но по някаква причина краткотрайни, само за периода на трептене. Ултразвукът върху малки кристали може да бъде заменен с лазерни импулси с времена на фермисекунда.

Според горните разсъждения е възможно да се очертае начинът на производство стаен свръхпроводник. Необходимо е да се вземе материал със силни химически връзки за успешна работазвукова вълна, определят и трите електромагнитни вълни с инструменти и чрез въвеждане на тежки или леки атоми в кристалната решетка постигат тривълнов резонанс. И след това регулирайте силата на обратната връзка на звуковата вълна първо с ултразвук (или лазер), а след това чрез експеримент разработете метод за възбуждане на балистични вибрации. Силициевият карбид е подходящ за това, а в бъдеще и най-добрият свръхпроводящматериалът ще бъде обикновен въглерод, тъй като в мащабите му най-здравите химични връзки от природата, съответно за възникването свръхпроводимостнеобходима е минимална енергия от балистични вибрации.

В заключение отбелязваме, че свръхпроводникът се различава от всички други материали чрез вътрешна, резонансна единична електромагнитна вълна върху външни електрони и действаща в тандем с балистични вибрации на атоми (фонони). Доказателства за това са намерени експериментално в напоследъкнасипни и повърхностни свръхпроводимост BB-линк към публикация

Благодаря ви много за вашия принос в развитието на местната наука и технологии!

взето от тук - http://zoom.cnews.ru/rnd/news/top/sverhprovodimost_pri_komnatnoj_temperature

Свръхпроводимост при стайна температура Физиците успяха за първи път да създадат свръхпроводимост при стайна температура и да обяснят същността на това явление. Свръхпроводимостта е продължила по-малко от секунда в керамичен проводник, но това постижение е огромно в развитието на науката и технологиите. Физика Естествени науки

04.12.2014 г., четвъртък, 20:51, московско време

Международен екип от физици, ръководен от учени от института Макс Планк в Хамбург, успя да използва лазерни импулси, за да принуди отделните атоми в кристална решетка да се движат за кратко време и по този начин да поддържа свръхпроводимост. Късите инфрачервени лазерни импулси направиха възможно за първи път да се "задейства" свръхпроводимостта в керамичен проводник при стайна температура.

Феноменът в експеримента продължава само няколко милионни от микросекундата, но разбирането на принципа на свръхпроводимостта при стайна температура може да помогне за създаването на нови видове свръхпроводници, които ще революционизират съвременната технология. Такива свръхпроводници ще решат много съвременни проблеми: ще направи възможно създаването на супермощни батерии за захранване на енергоемко оборудване като лазери или задвижващи устройства, електрически двигатели и генератори с ефективност близо до 100%, нови медицински устройства, малки, но мощни микровълнови излъчватели и др.

Свръхпроводимостта вече се използва, например, в NMR скенери, ускорители на частици, релета с висока мощност в електроцентрали. Съвременните свръхпроводници обаче изискват криогенно охлаждане: металът до -273 градуса по Целзий, а по-модерната керамика -200 градуса по Целзий. Ясно е, че това значително ограничава широкото използване на свръхпроводимостта, особено в ежедневието.

За съжаление, не беше възможно да се създаде свръхпроводимост при стайна температура в продължение на много години поради специфичните условия, при които се случва. Така един от най-обещаващите керамични свръхпроводници YBCO (итрий-барий-меден оксид) има специална структура: тънки двойни слоеве меден оксид се редуват с по-дебели междинни слоеве, които съдържат барий, мед и кислород. Свръхпроводимостта в YBCO възниква при -180 градуса по Целзий в двойни слоеве меден оксид, където електроните могат да се присъединят и да образуват така наречените двойки Купър. Тези двойки са в състояние да създадат „тунел“ между различните слоеве, тоест да преминават през слоевете, като призраци през стени. Този квантов ефект се наблюдава само под определена температура.

През 2013 г. международен екип, работещ в Института Макс Планк, откри, че късите импулси на IR лазер могат да предизвикат свръхпроводимост в YBCO при стайна температура за много кратко време. Не беше възможно да се разбере природата на това явление, само най-мощният в света рентгенов лазер LCLS (САЩ) помогна да се "види" атомната структура на материала и ултракъсите процеси. С негова помощ учените проведоха поредица от сложни експерименти и публикуваха резултата от откритието си в изданието Nature.

Както се оказа, инфрачервеният лазерен импулс не само кара атомите да вибрират, но и променя позицията им в кристала. В резултат на това двойните слоеве меден диоксид стават малко по-дебели - с 2 пикометра или 0,01 диаметъра на атома. Това от своя страна увеличава квантовото свързване между двойните слоеве до такава степен, че кристалът става свръхпроводим при стайна температура в рамките на няколко пикосекунди.

Свръхпроводимост при стайна температура: резонансно възбуждане на кислородни атоми предизвиква трептения (размити контури) между двойни слоеве меден оксид (слой - син, медно жълт, кислородно червен). Лазерният импулс извежда атомите от баланс за кратко време, разстоянието между слоевете намалява и възниква свръхпроводимост.

Така учените установиха потенциален пътза създаване на свръхпроводници, работещи при стайна температура. Ако теорията може да се превърне в комерсиална технология (а в случая на настоящите нискотемпературни свръхпроводници това отне около 20 години), тогава прогресът ще направи огромен скок. Бензиновите автомобилни двигатели ще станат анахронизъм, времето за непрекъсната работа на смартфона ще се изчислява не в часове, а в месеци, ще дойде разцветът на електрическите самолети, левитиращи влакове и автобуси на магнитна възглавница.

PS. Ако това е вярно и осъществимо, както сега керамичните лещи се поставят навсякъде, тогава .. има шанс .. о, ако това е вярно ..