Физики выявили странную новую форму сверхпроводимости
Сверхпроводимость обещает трансформировать все, от электросетей до персональной электроники. Тем не менее, оказалось, что заставить малоотходную форму энергии работать при температуре и давлении окружающей среды легче сказать, чем сделать.
Открытие, сделанное группой исследователей из Университета Эмори и Стэнфордского университета в США, может дать информацию. теорий, которые могут помочь нам обойти камни преткновения.
Находка связана с так называемой колебательной сверхпроводимостью. Типичное поведение сверхпроводников связано с взаимодействием электронов, называемых куперовскими парами, которые движутся сквозь материалы без потери значительного количества энергии в виде тепла.
Куперовские пары в осциллирующей сверхпроводимости движутся в своего рода волнообразном танце. Хотя это явление встречается реже, чем «нормальная» сверхпроводимость, колебания происходят при относительно более высоких температурах, что делает это явление интересным для ученых, которые хотят, чтобы сверхпроводимость постоянно проявлялась при комнатной температуре.
«Мы обнаружили, что структуры, известные как сингулярности Ван Хова, могут производят модулирующие, колеблющиеся состояния сверхпроводимости», — говорит физик Луис Сантос из Университета Эмори в США.
«Наша работа обеспечивает новую теоретическую основу для понимания возникновения этого поведения, явления, которое не совсем хорошо изучено. понятно.»
Эти сингулярности Ван Хова представляют собой особые структуры, встречающиеся в некоторых материалах, внутри которых энергия электронов может претерпевать необычные изменения. Это может иметь большое влияние на то, как материал реагирует на внешние силы и как он проводит электричество.
В этом исследовании команда по-новому смоделировала сингулярности Ван Хова. Результаты моделирования показали, что в определенных сценариях эти специфические структуры могут привести к осциллирующей сверхпроводимости, потенциально давая нам новые способы управлять ею или инициировать ее.
Это все физика высокого уровня, и только теоретически, но это улучшает наше понимание сверхпроводимости при температурах около в три раза ниже, чем в стандартном кухонном холодильнике — все еще холодно, но при уровни, которыми обычно можно управлять.
Есть серьезные споры о том, была ли сверхпроводимость достигнута при комнатной температуре, но, безусловно, пока еще не доступен таким образом, чтобы его можно было использовать вне лаборатории или в громоздком и дорогом оборудовании.
Сверхпроводимость была открыта в 1911 году голландским физиком Хайке Камерлинг-Оннесом при испытаниях ртути. , но только в 1957 году ученые поняли, как и почему это происходит. С тех пор мы узнали гораздо больше об этом явлении, в том числе о том, как оно может проявляться в колебательной форме.
Есть надежда, что однажды мы сможем перемещать электричество намного эффективнее и дешевле. Способность сверхпроводников создавать сверхсильные магнитные поля уже находит хорошее применение: в аппаратах МРТ, поездах на магнитной подвеске и на Большом адронном коллайдере.
«Сомневаюсь, что Камерлинг-Оннес имел в виду левитацию или ускорители частиц, когда он открыл сверхпроводимость, но все, что мы знаем о мире, имеет потенциальное применение», — говорит Сантос.
Исследование опубликовано в Physical Review Letters.
