Headway Op Zoek Naar Zero-Resistance Wondermaterialen

{h1}

Een team van wetenschappers heeft de elektronische structuur van hoge temperatuur supergeleiders gemeten om te bepalen wat ze supergeleidend maakt.

Het mysterie van hoe hoge-temperatuur supergeleiders werken, heeft 30 jaar standgehouden, maar een nieuwe studie kan helpen om het te ontrafelen.

Deze materialen, die geen elektrische weerstand hebben onder een bepaalde temperatuur, hebben een breed scala aan toepassingen, van efficiëntere elektrische roosters tot betere supercomputers en magnetisch zweefde treinen.

Een team van wetenschappers heeft de elektronische structuur van supergeleiders met hoge temperatuur in een niet-supergeleidende toestand gemeten en vond dat golven van elektrische lading verdraaide elektronenzakken produceren, die paren om supergeleiding te verkrijgen. [De 9 grootste onopgeloste mysteries in de natuurkunde]

De bevindingen, gedetailleerd 15 juni in het tijdschrift Nature, kunnen de weg wijzen naar het ontdekken van nieuwe supergeleidende materialen, zeggen onderzoekers.

Supermaterials

De meeste materialen zijn ofwel geleiders van elektriciteit of isolatoren. Geleiders hebben meestal enige weerstand, waardoor een deel van de elektrische stroom verdwijnt (meestal als warmte). Maar supergeleiders zijn de "perfecte" geleiders.

"Als je een ring van supergeleidend materiaal zou nemen, zou de stroom door het hele universum heen blijven stromen," zei onderzoeker Suchitra Sebastian, een fysicus aan de universiteit van Cambridge, in Engeland.

Onderzoekers ontdekten de eerste supergeleiders ongeveer 100 jaar geleden, door metalen als koper, kwik en lood te koelen tot onder min 406 graden Fahrenheit (minus 243 graden Celsius), in de buurt van het absolute nulpunt. Dit vereist vloeibaar helium, wat niet praktisch is om te verkrijgen. Toen, ongeveer 30 jaar geleden, ontdekten wetenschappers zogenoemde hoge temperatuur supergeleiders - koperoxiden - die alleen werken bij minus 211 graden F (minus 135 graden Celsius).

In een normaal metaal reizen elektronen alleen en stoten tegen elkaar aan, maar in een supergeleider reizen ze in paren waardoor ze soepel kunnen vloeien zonder energie te verliezen. "Het is alsof je rijstroken hebt in het verkeer," zei Sebastian.

Wetenschappers weten al dat bij lage temperatuur supergeleiders de kristalstructuur van het materiaal is wat de elektronen in paren "lijmt". Maar wat de elektronen samenhoudt in supergeleiders op hoge temperatuur is een raadsel, waardoor het moeilijk is om te weten waar je vergelijkbare materialen kunt vinden, zei ze.

Verdraaide zakken

Om te begrijpen wat materialen supergeleidend maakt, werkt Sebastian met cuprates - dunne vellen koper en zuurstof gescheiden door andere soorten atomen.

"Ten eerste probeer ik hun supergeleiding te doden," zei ze. Sommige mensen doen dit door het materiaal boven de supergeleidende temperatuur te verwarmen, waardoor de elektronenparen worden verbroken. Deze temperatuurverandering kan onbedoelde effecten hebben, maar in plaats daarvan gebruikte Sebastian een sterk magnetisch veld ongeveer een miljoen keer de sterkte van het magnetisch veld van de aarde, dat supergeleiding verbant door de elektronenparen te verbreken.

Terwijl het materiaal zich in deze niet-opwekkende staat bevond, maten Sebastian en haar collega's veranderingen in weerstand, ook wel quantumoscillaties genoemd, die de structuur van de elektronen onthullen.

Eerder onderzoek suggereerde dat elektronen "pockets" vormden in de meest sterk supergeleidende gebieden, maar in plaats daarvan vond Sebastian dat elektronen verdraaide pockets vormen op de locaties waar supergeleiding het zwakst is.

Golven van lading

Sebastian vond ook dat elektronengolven, bekend als ladingsvolgorde, deze elektronenruimten produceren en resulteren in de supergeleiding van het materiaal. Net zoals een magneet is samengesteld uit deeltjes die zijn uitgelijnd door een vorm van impuls genaamd spin, bevat een materiaal met ladingsvolgorde deeltjes die zijn uitgelijnd door positieve of negatieve lading.

Wetende dat de normale toestand van een hoge temperatuur supergeleider deze ladingsgolven bevat, zou wetenschappers aanwijzingen kunnen geven waar ze naar andere supergeleiders kunnen zoeken, zei Sebastian.

Andere studies hebben deze materialen onderzocht in hun supergeleidende staat, om te begrijpen waarom elektronen soms vloeiend stromen en andere keren vast komen te zitten. Maar deze studies toonden niet hoe de normale structuur van het materiaal supergeleidend werd.

"Aangezien ons experiment direct de impact van de ladingsvolgorde op de elektronische structuur ziet en de elektronische structuur nauw verwant is met supergeleiding - komen alle complementaire experimenten op een zeer sterke manier samen", zei Sebastian.

Volg Tanya Lewis op tjilpen en Google+. Volg ons @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: .




Onderzoek


Moeten Vliegtuigen Standaard Hun Brandstof Dumpen Voordat Ze Landen?
Moeten Vliegtuigen Standaard Hun Brandstof Dumpen Voordat Ze Landen?

In This Lab Maken 'Mad Scientists' Outlandish Tech Een Realiteit
In This Lab Maken 'Mad Scientists' Outlandish Tech Een Realiteit

Science Nieuws


Cyclops And Dragon Tongues: How Real Fossils Inspired Giant Myths
Cyclops And Dragon Tongues: How Real Fossils Inspired Giant Myths

Waarom Je Een Eclipse-Bril Nodig Hebt: Het Meisje Beschadigt De Ogen Door Naar De Zon Te Staren
Waarom Je Een Eclipse-Bril Nodig Hebt: Het Meisje Beschadigt De Ogen Door Naar De Zon Te Staren

Caffeïne Voor Koppels Gekoppeld Aan Hoger Risico Op Miskraam
Caffeïne Voor Koppels Gekoppeld Aan Hoger Risico Op Miskraam

Wat Ging Er Mis Met Het Md-80-Vliegtuig?
Wat Ging Er Mis Met Het Md-80-Vliegtuig?

Chagas Ziekte Versus Aids: 6 Verschillen En 5 Overeenkomsten
Chagas Ziekte Versus Aids: 6 Verschillen En 5 Overeenkomsten


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com