Рекомендации
Достоверные источники для дальнейшего чтения
Когда дело доходит до понимания проводимости никеля и его электрические свойстваЕсть несколько заслуживающих доверия источников которые обеспечивают ценные идеи. Эти источники предлагают углубленные исследования и исследования проводимости никеля, что делает их отличные ссылки для дальнейшее исследование.
-
«Электрическая проводимость никеля и никелевых сплавов» – Это комплексное исследование углубляется в электропроводность никеля и его сплавы, Это исследует различные факторы которые влияют на проводимость, такие как состав, температура и примеси. Исследование предоставляет ценные данные и результаты анализа, что делает их важным ресурсом для понимание проводящих свойств никеля.
-
«Никель как проводник: сравнительный анализ» – В данной исследовательской работе сравниваются электрическое сопротивление из никеля с другие широко используемые проводящие материалы как серебро, медь, свинец и сталь. Он исследует преимущества и ограничения использования никеля в качестве проводника в разные приложения. В исследовании подчеркивается уникальные характеристики никеля и его пригодность для конкретные электрические цепи.
-
«Роль никеля в электронике: обзор проводящих свойств» – Эта обзорная статья фокусируется на использование Никель в электронике и его проводящие свойства. В нем обсуждается роль никеля в различных электронные компоненты и основные моменты его преимущества as проводящий материал. Бумаги также исследует проводимость никелевых сплавов и их приложения в электронных устройствах.
Исследования и исследования проводимости никеля
Многочисленные исследования и были проведены исследования по изучению проводимости никеля и его электрические характеристики. Эти исследования обеспечивать ценные идеи в поведение Никель как проводник и его применение в разные поля.
-
«Исследование электропроводности никелевой проволоки» – Это исследование исследует электропроводность никелевая проволока под разные условия. Он исследует влияние температуры, диаметр проводаи примеси на проводимость никеля. Исследование выводы способствуют лучшее понимание электропроводных свойств никеля и его применение в различных отраслях промышленности.
-
«Теплопроводность никеля: сравнительный анализ» – Данная исследовательская работа посвящена теплопроводность никеля и сравнивает его с другими металлами. В нем исследуются факторы, влияющие на теплопроводность никеля и его применение в промышленности. системы теплопередачи. Исследование предоставляет ценные данные для инженеров и исследователей, работающих в области тепловое управление.
-
«Электрические свойства никелевых сплавов: экспериментальное исследование» – Это экспериментальное исследование исследует электрические свойства of различные никелевые сплавы. Он анализирует проводимость, удельное сопротивление и другие электрические характеристики никелевых сплавов под различные условия. Исследование выводы способствуют разработка of новые составы никелевых сплавов расширение электрические свойства.
Эти заслуживающие доверия источники и исследования предлагают ценная информация о проводимости никеля, электрические свойстваи его использование в качестве проводника в различных приложениях. Они служат отличные ссылки для дальнейшее чтение и исследования в области проводимость металла и роль никеля в электрических цепях.
Похожие патенты RU2709463C1
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Электродный материал на основе никелата празеодима для электрохимических устройств | 2022 |
|
RU2779630C1 |
| Электродный материал для электрохимических устройств | 2021 |
|
RU2757926C1 |
| Электродный материал для электрохимических устройств | 2020 |
|
RU2749669C1 |
| Электродный материал для электрохимических устройств | 2020 |
|
RU2749746C1 |
| Катодный материал для ТОТЭ на основе купрата празеодима | 2016 |
|
RU2630216C1 |
| Единичная трубчатая топливная ячейка с тонкослойным протонным электролитом для прямого преобразования углеводородного топлива в смеси с водяным паром и/или углекислым газом | 2020 |
|
RU2737534C1 |
| Единичная трубчатая ячейка с несущим протонным электролитом для прямого преобразования углеводородного топлива | 2020 |
|
RU2742140C1 |
| Твердооксидный электролитный материал с протонной проводимостью на основе индата бария- неодима | 2022 |
|
RU2791726C1 |
| Твердооксидный электролитный материал с протонной проводимостью на основе индата бария-лантана | 2022 |
|
RU2788361C1 |
| Твердооксидный электролитный материал с протонной проводимостью на основе индата бария-лантана | 2022 |
|
RU2789751C1 |
Важная предпосылка для поиска лучших никелатов
Таким образом, впервые появилась возможность точно объяснить электронную структуру материала и создать параметризованную теоретическую модель для описания сверхпроводимости в никелатах. «Теперь мы можем понять суть вопроса о том, как механику эффекта можно объяснить на электронном уровне», – говорит Ян Кунеш. «Какие орбитали играют решающую роль? Какие параметры важны в деталях? Это то, что вам нужно знать, если вы хотите узнать, как улучшить этот материал, чтобы однажды вы могли производить новые никелаты, сверхпроводимость которых сохраняется даже до значительно более высоких температур ».
Квантово-механическая теория[]
Квантово-механическая теория сверхпроводимости (теория БКШ) рассматривает это явление как сверхтекучесть бозе-эйнштейновского конденсата куперовских пар электронов в металле с присущим сверхтекучести отсутствием трения. Электроны проводимости движутся в сверхпроводнике беспрепятственно — без «трения» о неоднородности кристаллической решетки. Основная особенность сверхпроводников заключается в том, что в них возникает взаимное притяжение электронов с образованием электронных пар (так называемые куперовские пары). Причиной этого притяжения является дополнительное к кулоновскому отталкиванию взаимодействие между электронами, осуществляемое под воздействием кристаллической решётки и приводящее к притяжению электронов.
В квантовой теории металлов притяжение между электронами (обмен фононами) связывается с возникновением элементарных возбуждений кристаллической решётки. Электрон, движущийся в кристалле и взаимодействующий с другим электроном посредством решётки, переводит её в возбуждённое состояние. При переходе решётки в основное состояние излучается квант энергии звуковой частоты — фонон, который поглощается другим электроном. Притяжение между электронами можно представить как обмен электронов фононами, причём притяжение наиболее эффективно, если импульсы взаимодействующих электронов противоположно направленны.
Возникновение сверхпроводящего состояния вещества связано с возможностью образования в металле связанных пар электронов (куперовских пар). Оценка показывает, что электроны, образующие пару, находятся друг от друга на расстояниях порядка ста периодов кристаллической решётки. Вся электронная система сверхпроводника представляет собой сплочённое образование, простирающееся на громадные по атомным масштабам расстояния.
Если при сколь угодно низких температурах кулоновское отталкивание между электронами преобладает над притяжением, образующим пары, то вещество (металл или сплав) сохраняет обычные свойства. Если же при температуре Тc силы притяжения преобладают над силами отталкивания, то вещество переходит в сверхпроводящее состояние.
Важнейшей особенностью связанного в пары коллектива электронов в сверхпроводнике является невозможность обмена энергией между электронами и решёткой малыми порциями, меньшими чем определенная энергия. Это означает, что при движении электронов в кристаллической решётке не изменяется энергия электронов и вещество ведёт себя как сверхпроводник с нулевым удельным сопротивлением. Квантово-механическое рассмотрение показывает, что при этом не происходит рассеяния электронных волн на тепловых колебаниях решётки или примесях. А это и означает отсутствие электрического сопротивления.
Для того чтобы разрушить состояние сверхпроводимости, необходима затрата определенной энергии. При температуре Т = Тc происходит нарушение связанных состояний электронных пар, прекращается притяжение между электронами и состояние сверхпроводимости исчезает.
Примечания[]
Здесь важно понять, что электросопротивление не становится «очень малым» или «близким к нулю», а исчезает полностью. Хотя часто употребляют термин «ниже приборного нуля».
W
A. Little and R. D. Parks, Physical Review Letters, Vol.9, page 9, (1962).
M.Tinkham, Phys.Rev. 1963,129, p.2413
М.Тинкхам, Введение в сверхпроводимость. Атомиздат М.1980
http://www.scontel.ru/ps_reseivers.html
Число срабатываний детектора при отсутствии излучения
NEP (Noise-equivalent power) — эквивалентная мощность шума. Под эквивалентной мощностью шума понимают среднеквадратическое значение мощности флуктуаций светового потока, падающего на фотоприемник, при котором в фотоприемнике при отсутствии собственных шумов возникали бы флуктуации тока, соответствующие наблюдаемым флуктуациям, обусловленным собственным шумом.
Сверхпроводящие полуметаллы
Сильное магнитное поле подавляет сверхпроводимость. Ученые из США, Германии и Колумбии во главе с Аркадием Шехтером (США) решили посмотреть, как поведут себя купраты при низких температурах в магнитных полях — станут ли они похожи на обычные металлы, потеряв сверхпроводящие свойства.
Физики подняли напряженность поля до огромных значений в 60-70 тесла, но оказалось, что и в таких условиях сопротивление в зависимости от напряженности магнитного поля, как и от температуры, меняется линейно, а не в соответствии с квадратичным законом, как полагается «нормальным» металлам. То есть они вроде бы и проявляют свойства металлов, но как-то неохотно, вполсилы.
Текущее исследование
Вопрос о том, как возникает сверхпроводимость в высокотемпературных сверхпроводниках, является одной из основных нерешенных проблем теоретической физики конденсированного состояния . Механизм, который заставляет электроны в этих кристаллах образовывать пары, неизвестен. Несмотря на интенсивные исследования и множество многообещающих выводов, объяснение до сих пор ускользает от ученых. Одна из причин этого заключается в том, что рассматриваемые материалы, как правило, представляют собой очень сложные многослойные кристаллы (например, BSCCO ), что затрудняет теоретическое моделирование.
Улучшение качества и разнообразия образцов также дает повод для значительных исследований, как с целью улучшения характеристик физических свойств существующих соединений, так и для синтеза новых материалов, часто с надеждой на увеличение T c . Технологические исследования сосредоточены на производстве ВТСП-материалов в количествах, достаточных для того, чтобы их использование было экономически целесообразным, и оптимизации их свойств в зависимости от применения .
Характеристики
К сожалению, класс «высокотемпературных» сверхпроводников имеет множество определений в контексте сверхпроводимости.
Маркировка high- T c должна быть зарезервирована для материалов с критическими температурами выше точки кипения жидкого азота . Тем не менее, количество материалов — в том числе оригинальных открытий и недавно обнаруженная pnictide сверхпроводников — имеет критические температуры ниже 77 К , но , тем не менее, обычно называет в публикациях , как высокий Т гр класс.
Вещество с критической температурой выше точки кипения жидкого азота вместе с высоким критическим магнитным полем и критической плотностью тока (выше которой разрушается сверхпроводимость) принесло бы большую пользу технологическим приложениям. В магнитных приложениях высокое критическое магнитное поле может оказаться более ценным, чем само высокое значение T c . Некоторые купраты имеют верхнее критическое поле около 100 тесла. Однако купратные материалы представляют собой хрупкую керамику, которую дорого производить, и которую нелегко превратить в проволоку или другую полезную форму. Кроме того, высокотемпературные сверхпроводники не образуют больших сплошных сверхпроводящих доменов, а скорее кластеры микродоменов, внутри которых возникает сверхпроводимость. Поэтому они не подходят для применений, требующих наличия реальных сверхпроводящих токов, таких как магниты для спектрометров магнитного резонанса . Для решения этой проблемы (порошки) см. HTS_wire .
Было много споров относительно сосуществования высокотемпературной сверхпроводимости с магнитным упорядочением в YBCO, сверхпроводниках на основе железа , некоторых рутенкупратах и других экзотических сверхпроводниках, и продолжаются поиски других семейств материалов. ВТСП — это сверхпроводники второго типа , которые позволяют магнитным полям проникать в их внутреннюю часть в квантованных единицах потока, а это означает, что для подавления сверхпроводимости требуются гораздо более высокие магнитные поля. Слоистая структура также дает направленную зависимость отклика магнитного поля.
Сверхпроводящий электрон
Сверхпроводящие электроны не рассеиваются и поэтому не вносят вклада в сопротивление. Но они, так же как и нормальные электроны, имеют массу и инерцию и вносят вклад в создание индуктивности образца.
Движение сверхпроводящих электронов в кольце ( рис. 24.1) похоже на движение электронов в атоме: электроны в кольце как бы движутся по гигантским орбитам радиуса R без всяких столкновений. Поэтому естественно предположить, что их движение подчиняется тем же правилам квантования, что и движение электронов в атоме. Согласно постулату Бора в атоме только определенные орбиты электронов являются стационарными, устойчивыми.
Наличие внутреннего движения сверхпроводящих электронов сказывается на температуре Тс перехода в сверхпроводящее состояние, что приводит к осцилляционной зависимости Тс и связанных с ней характеристик ( напр.
В течение периода ускорения сверхпроводящих электронов напряжение может также действовать на нормальные электроны и ускорять их, вызывая тем самым переменный затухающий ток.
В сверхпроводниках первого рода для всех сверхпроводящих электронов ширина энергетической щели одинакова и поэтому они либо все находятся в сверхпроводящем состоянии ( связаны в пары), либо все одновременно переходят в нормальные состояния. В сверхпроводниках второго рода может существовать несколько групп сверхпроводящих электронов. Ширина энергетической щели у этих групп может лежать в интервале от нуля до некоторой максимальной для данного сверхпроводника величины.
Можно сказать, что обычное фермиевское распределение для сверхпроводящих электронов при Т О К искажается лишь в слое толщиной порядка А / ЕФ.
Вытеснение магнитного поля связано с экранирующим действием тока сверхпроводящих электронов в тонком поверхностном слое сверхпроводника.
Постоянная интегрирования в1 этом выражении связана со скоростью сверхпроводящих электронов, что следует из квантовомеханич.
|
Граничная частота некоторых сверхпроводников.| Критическая плотность тока сплава Nbss Та45 во внешнем магнитном поле, перпен.| Температурная зависимость активного и реактивного сопротивлений свинца. |
Возникновение сопротивления на переменном токе связано с тем, что сверхпроводящие электроны, обладая массой, а следовательно, инерцией, определяют индуктивный характер проводимости сверхпроводников. Электрическое поле, появляющееся в сверхпроводнике из-за индуктивного характера проводимости, воздействует на нормальные электроны и приводит к потерям энергии.
Поэтому, если к сверхпроводнику приложено высокочастотное переменнее напряжение, сверхпроводящие электроны будут находиться в состоянии почти непрерывного ускорения в чередующемся направлении.
Возникновение сопротивления на переменном токе связано с тем, что сверхпроводящие электроны, обладая массой, а следовательно, инерцией, определяют индуктивный характер проводимости сверхпроводников. Электрическое поле, появляющееся в сверхпроводнике за счет индуктивного характера реактивной проводимости, воздействует на нормальные электроны и приводит к потерям.
На частотах ниже граничной конечное активное сопротивление обусловлено существованием кроме сверхпроводящих электронов ( куперовских пар) еще и нормальных электронов.
Мы видим, что этот член можно рассматривать как кинетическую энергию сверхпроводящих электронов.
Он предположил, что если каждую медленно меняющуюся одночастичную функцию, описывающую сверхпроводящие электроны, умножить на функцию Ч1 ( г), которая при переходе через границу меняется в пределах от О до 1, то мы получим волновую функцию при наличии границы. Концентрация нормальных электронов определяется из условия постоянства лолной электронной плотности.
От Нобелевки к телепатии
В 1962 г. Брайан Джозефсон был 22-летним аспирантом Кембриджского университета. Его интересовало, что произойдет, если два сверхпроводника соединить между собой посредством тонкого слоя оксида. Джозефсон с трудом верил тому, о чем говорили его уравнения. А они говорили о том, что электрический ток может проходить через слой оксида, не встречая сопротивления. Согласно классической физике, так не должно было быть. Оксид является изолятором. Он полностью блокирует прохождение электронов, как если бы он создавал на их пути непроходимую кирпичную стену. Тем не менее из математических выкладок Джозефсона следовало, что изолятор способен превратиться в сверхпроводник, то есть шарахнуться из одной крайности в другую. Вместо того чтобы встретить на своем пути некое подобие кирпичной стены, электроны двигались так, словно на их пути не было ни малейших препятствий.
Вместо бесконечно большого сопротивления возникала сверхпроводимость.
Предсказание Джозефсона основывалось на квантовом явлении, известном как туннельный эффект или туннельный переход. Подобно многому в квантовой теории, туннельный переход противоречит здравому смыслу и нашим привычным представлениям об окружающем мире.
На основе сверхпроводящих «бутербродов» Джозефсона были созданы сверхчувствительные приборы SQUID (superconducting quantum interference device — сверхпроводящий квантовый интерферометр). С помощью SQUID можно измерять величины смещения, в тысячу раз меньшие атомного ядра, или магнитное поле, в 100 миллиардов раз более слабое, чем магнитное поле Земли. Сверхпроводящие квантовые интерферометры используются в астрономии для обнаружения сверхслабых излучений от дальних галактик; при неразрушающих испытаниях — для выявления мест скрытой коррозии под алюминиевой обшивкой самолетов; и в геофизике — для обнаружения нефтяных месторождений, залегающих глубоко под землей. С помощью массива из сотен SQUID -датчиков врачи могут точно определить местоположение опухолей в мозгу и аномальные электрические пути, ассоциирующиеся с аритмией сердца и очагами эпилепсии (локализованные источники некоторых типов эпилептических припадков).
Переходы Джозефсона рассматриваются также в качестве возможных компонентов нового поколения суперкомпьютеров. Одной из привлекательных черт таких компонентов является их высокое быстродействие: их коммутацию можно осуществлять на частотах порядка нескольких сотен миллиардов циклов в секунду. Однако, возможно, еще более важным обстоятельством является то, что транзисторы, созданные на основе переходов Джозефсона, вырабатывают в тысячи раз меньше тепла, чем обычные полупроводниковые приборы, а это означает возможность еще более плотной упаковки таких транзисторов в микросхеме без риска ее перегрева и выхода из строя. Плотная упаковка желательна в любом случае, поскольку более компактные компьютеры работают быстрее. Используя меньше проводов, они в меньшей степени зависят от скорости распространения сигнала по проводам, ограниченной скоростью света, что в конечном счете определяет время, которое требуется сигналу, чтобы добраться из одной части электрической цепи в другую ее часть.
Загадка «странных металлов»
Хотя купраты уже активно применяют — например, десятки километров проводов из BSCCO в Большом адронном коллайдере в ЦЕРН, — ученые до сих пор до конца не разобрались с физическим механизмом их высокотемпературной сверхпроводимости.
Классическая теория БКШ, названная в честь ее авторов — американских физиков Джона Бардина, Леона Купера и Джона Шриффера, хорошо объясняет сверхпроводимость при температуре выше 30 кельвинов, а некоторые купраты сохраняют это качество до 130 кельвинов.
Но и при более высоких температурах, когда сверхпроводимость пропадает, купраты сильно отличаются от обычных металлов. Например, их электрическое сопротивление с понижением температуры падает линейно, а не пропорционально квадрату разницы температур. Это противоречит теории ферми-жидкости, разработанной советским физиком Львом Ландау в 1956 году.
Электроны в металлах при низких температурах ведут себя подобно частицам электронного газа, а взаимодействия между такими квазичастицами — фермионами — описывают уравнения квантовой механики. Теория ферми-жидкости подтверждается для всех металлов, с которыми мы имеем дело в повседневной жизни, но не работает для купратов. Поэтому физики выделили их в отдельную группу «странных металлов».
В отличие от обычных металлов, в которых электроны перемещаются свободно при небольшом количестве взаимодействий и небольшом сопротивлении, в «странных» они передвигаются медленно и на ограниченное расстояние. При этом очень активно рассеивают энергию. «Странные металлы» находятся где-то между классическими металлами и изоляторами, у которых сильно взаимодействующие электроны занимают фиксированные позиции.
В последние годы ученые обнаружили множество «странных металлов», но без сверхпроводимости. Ситуация с купратами стала еще более загадочной.
Физик-теоретик Ян Заанен из Лейденского университета в Нидерландах предположил, что в «странных металлах» нарушается принцип Паули, согласно которому два и более тождественных фермиона не могут одновременно находиться в одном и том же квантовом состоянии. Заанен назвал это «физикой нечастиц», а состояние вещества в высокотемпературных сверхпроводниках — «запутанной сжимаемой квантовой материей». Ученый считает, что в «странных металлах» частицы, с одной стороны, проявляют черты коллективного поведения, а с другой — запутываются друг с другом.
Еще одна гипотеза описывает поведение электронов в «странных металлах» по аналогии с так называемыми изоляторами Мотта — кристаллическими веществами, которые в соответствии с обычной теорией электрической проводимости должны быть проводниками. Их электроны находятся в узлах кристаллической решетки, ровно по одному на узел, а когда появляются дополнительные, изоляторы Мотта сразу превращаются в сверхпроводники.
Понимание электропроводности
Электропроводность основное свойство который описывает способность материала проводить электрический ток. Он играет решающую роль в Различные поля, включая электронику, передача энергии, и материаловедение. В эта секция, мы будем исследовать Определение Электропроводность и факторы, влияющие на нее.
Определение электропроводности
Электропроводность, также известная как удельная проводимость, Является мера of как легко электрический ток может течь через материал. Он количественно определяет способность вещество проводить электричество. Единица СИ электропроводность — Сименс на метр (См/м).
Разные материалы проявлять разные уровни электропроводности. Металлы, такие как никель, известны их высокая электропроводность. Никель широко используется в электрических цепях благодаря его превосходные проводящие свойства. Это позволяет эффективно поток электронов, что делает его идеальным выбором для много приложений в электронике и передача энергии.
Факторы, влияющие на электропроводность
Несколько факторов влияют на электропроводность материала. Давайте Посмотрите в некоторых из ключевые факторы:
-
Материалы: Тип материала существенно влияет на его электропроводность. Металлы, такие как никель, обладают высокой проводимостью из-за их изобилие свободных электронов, которые могут легко перемещаться через материал.
-
Температура: Электропроводность зависит от температуры. В общем, как температура повышается, электропроводность большинство материалов уменьшается. Однако, некоторые материалы, как и полупроводники, проявляют повышенная проводимость повышение температуры.
-
Примеси: Наличие примесей в материале может существенно повлиять на его электропроводность. Примеси могут нарушить поток электронов, что приведет к пониженная проводимость. Чистые металлы, такие как серебро и медь, которые имеют меньше примесей, выставка высокая электропроводность.
-
Кристальная структура: Цена на Кристальная структура материала влияет на его электропроводность. Материалы с правильная и упорядоченная кристаллическая решетка, как и металлы, имеют тенденцию иметь более высокая проводимость по сравнению с материалами с неупорядоченная структура.
-
Легирование: Легирование процесс комбинирования два или более металлов для создания новый материал желаемые свойства. Электропроводность сплавов, например никелевых, может отличаться от входящие в их состав металлы. Легирование может увеличивать или уменьшать электропроводность в зависимости от конкретная комбинация.
Понимание факторов, влияющих на электропроводность, имеет решающее значение для проектирования и выбора материалов для различных применений
Будь то выбор правильный проводник для электропроводки или оптимизации производительность электронных устройств, учитывая электрические характеристики таких материалов, как никель, имеет важное значение
Вкратце, электропроводность жизненно важное свойство определяющий способность материала проводить электрический ток. Такие факторы, как тип материала, температура, примеси, Кристальная структура, а легирование может существенно повлиять на проводимость
Никель, с. его превосходные проводящие свойства, широко используется в различные электрические и электронные приложения.
Поиск высокотемпературных сверхпроводников
Однако вскоре стало очевидно, что эти впечатляющие результаты Стэнфорда не могут быть воспроизведены другими исследовательскими группами. В настоящее время TU Wien (Вена) нашла причину этого: в некоторых никелатах в структуру материала включены дополнительные атомы водорода. Это полностью меняет электрическое поведение материала. При изготовлении новых сверхпроводников этот эффект теперь необходимо учитывать.
Подписывайтесь на наш youtube канал!
Некоторые материалы являются сверхпроводящими только вблизи абсолютного нуля температуры — такие сверхпроводники не подходят для технических применений. Поэтому на протяжении десятилетий люди искали материалы, которые остаются сверхпроводящими даже при более высоких температурах. В 1980-х годах были открыты «высокотемпературные сверхпроводники». Однако то, что называется «высокими температурами» в этом контексте, все еще очень холодные: даже высокотемпературные сверхпроводники должны сильно охлаждаться, чтобы получить их сверхпроводящие свойства. Поэтому поиск новых сверхпроводников при еще более высоких температурах продолжается.
«В течение долгого времени особое внимание уделялось так называемым купратам, то есть соединениям, содержащим медь. Вот почему мы также говорим о медном веке», — объясняет профессор Карстен Хельд из Института физики твердого тела в Университете Туена
«С этими купратами был достигнут некоторый важный прогресс, хотя сегодня в теории высокотемпературной сверхпроводимости остается много открытых вопросов».
Но в течение некоторого времени другие возможности также рассматривались. Уже существовал так называемый «железный век» на основе железосодержащих сверхпроводников. Летом 2019 года исследовательской группе Гарольда Хуанга из Стэнфорда удалось продемонстрировать высокотемпературную сверхпроводимость никелатов. «Исходя из наших расчетов, мы уже предлагали никелаты в качестве сверхпроводников 10 лет назад, но они несколько отличались от тех, которые были обнаружены в настоящее время. Они относятся к купратам, но содержат атомы никеля вместо атомов меди», — говорит Карстен Хелд.
Однако после некоторого первоначального энтузиазма в последние месяцы стало очевидно, что никелевые сверхпроводники сложнее производить, чем первоначально предполагалось. Другие исследовательские группы сообщили, что их никелаты не обладают сверхпроводящими свойствами. Это очевидное противоречие было разъяснено в TU Wien.
«Мы проанализировали никелаты с помощью суперкомпьютеров и обнаружили, что они чрезвычайно восприимчивы к воздействию водорода», — сообщает Лян Си (TU Vienna). При синтезе некоторых никелатов могут быть включены атомы водорода, что полностью меняет электронные свойства материала. «Однако этого не происходит со всеми никелатами, — говорит Лян Си. — Наши расчеты показывают, что для большинства из них энергетически выгоднее включать водород, но не для никелатов из Стэнфорда. Даже небольшие изменения в условиях синтеза может иметь значение. » В прошлую пятницу группа NUS Singapore могла сообщить, что им также удалось произвести сверхпроводящие никелаты. Они позволяют водороду, который выделяется в процессе производства, немедленно уйти.
В TU Wien разрабатываются и используются новые компьютерные методы расчета для понимания и прогнозирования свойств никелатов. «Поскольку большое количество квантово-физических частиц всегда играют здесь роль в одно и то же время, вычисления чрезвычайно сложны, — говорит Лян Си, — но, комбинируя различные методы, мы теперь даже можем оценить критическую температуру до что различные материалы являются сверхпроводящими. Такие надежные расчеты не были возможны раньше «. В частности, команда из TU Wien смогла рассчитать допустимый диапазон концентрации стронция, для которого никелаты являются сверхпроводящими — и этот прогноз теперь подтвердился в эксперимент.
«Высокотемпературная сверхпроводимость — чрезвычайно сложная и трудная область исследований», — говорит Карстен Хелд. «Новые никелевые сверхпроводники вместе с нашим теоретическим пониманием и предсказательной силой компьютерных вычислений открывают совершенно новый взгляд на великую мечту физики твердого тела: сверхпроводник при температуре окружающей среды опубликовано econet.ru по материалам phys.org