Paladyum oksitler daha iyi süper iletkenler yapabilir - Fizik Dünyası

Japonya'nın Hyogo Üniversitesi, TU Wien ve TU Wien'deki araştırmacılar tarafından yapılan hesaplamalara göre paladatlar (paladyum elementine dayanan oksit malzemeler), kupratlardan (bakır oksitler) veya nikelatlardan (nikel oksitler) daha yüksek sıcaklıklarda çalışan süper iletkenler yapmak için kullanılabilir. iş arkadaşları. Yeni çalışma ayrıca, yüksek sıcaklıktaki süperiletkenler için önemli olan iki özellik açısından bu tür iki paladatı "neredeyse optimal" olarak tanımlıyor: korelasyon gücü ve malzemedeki elektronların uzaysal dalgalanmaları.

Süper iletkenler, belirli bir geçiş sıcaklığının altına soğutulduğunda elektriği dirençsiz olarak ileten malzemelerdir. T_c. Keşfedilen ilk süperiletken 1911'de katı cıvaydı, ancak geçiş sıcaklığı mutlak sıfırın yalnızca birkaç derece üzerindedir, bu da onu süperiletken fazda tutmak için pahalı sıvı helyum soğutucusunun gerekli olduğu anlamına gelir. Kısa bir süre sonra bilindiği gibi diğer birkaç "geleneksel" süper iletken keşfedildi, ancak hepsi benzer şekilde düşük değerlere sahip. T_c.

Ancak 1980'lerin sonlarından itibaren yeni bir "yüksek sıcaklık" süperiletken sınıfı ortaya çıktı. T_c Sıvı nitrojenin kaynama noktasının üzerinde (77 K) ortaya çıktı. Bu "alışılmadık" süper iletkenler metal değil, bakır oksitler (kupratlar) içeren yalıtkanlardır ve bunların varlığı, süper iletkenliğin daha yüksek sıcaklıklarda bile devam edebileceğini göstermektedir. Son zamanlarda araştırmacılar, nikel oksit bazlı malzemelerin, kuprat kuzenleriyle aynı damarda, yüksek sıcaklıkta iyi süper iletkenler olduğunu belirlediler.

Bu araştırmanın temel amacı, oda sıcaklığında bile süper iletkenliğini koruyan malzemeler bulmaktır. Bu tür malzemeler, elektrik jeneratörlerinin ve iletim hatlarının verimliliğini büyük ölçüde artırırken aynı zamanda süperiletkenliğin yaygın uygulamalarını (parçacık hızlandırıcılardaki süper iletken mıknatıslar ve MRI tarayıcıları gibi tıbbi cihazlar dahil) daha basit ve daha ucuz hale getirecektir.

Çözülmemiş temel bir sorun

Klasik süperiletkenlik teorisi (keşifleri Bardeen, Cooper ve Schrieffer'in baş harflerinden sonra BCS teorisi olarak bilinir), cıvanın ve çoğu metalik elementin neden normal değerlerinin altında süperiletkenlik gösterdiğini açıklar. T_c: Fermiyonik elektronları Cooper çiftleri adı verilen bozonları oluşturmak için eşleşir. Bu bozonlar, saçılma yaşamayan bir süper akım olarak malzemenin içinden akabilen, faz uyumlu bir yoğuşma oluşturur ve bunun sonucunda süperiletkenlik ortaya çıkar. Ancak konu yüksek sıcaklık süperiletkenlerinin ardındaki mekanizmaları açıklamaya geldiğinde teori yetersiz kalıyor. Aslında alışılmadık süperiletkenlik, yoğun madde fiziğinde çözülmemiş temel bir sorundur.

Bu malzemeleri daha iyi anlamak için araştırmacıların bu 3 boyutlu geçiş metallerinin elektronlarının nasıl ilişkili olduğunu ve birbirleriyle ne kadar güçlü etkileşime girdiklerini bilmeleri gerekiyor. Uzaysal dalgalanma etkileri (bu oksitlerin tipik olarak iki boyutlu veya ince film malzemeleri olarak yapılması gerçeğiyle daha da artan) da önemlidir. Feynman diyagramatik pertürbasyonları gibi teknikler bu tür dalgalanmaları tanımlamak için kullanılabilirken, yüksek sıcaklık süperiletkenliğinin temel taşlarından biri olan metal-yalıtkan (Mott) geçişi gibi korelasyon etkilerinin yakalanması söz konusu olduğunda yetersiz kalıyorlar.

Dinamik ortalama alan teorisi (DMFT) olarak bilinen bir modelin ortaya çıktığı yer burasıdır. Yeni çalışmada, araştırmacılar liderliğinde Viyana Teknoloji Üniversitesi katı hal fizikçisi Karsten Düzenlendi çeşitli paladat bileşiklerinin süperiletken davranışını incelemek için DMFT'ye diyagramatik uzantılar adı verilen uzantıları kullandı.

Cuprate süperiletkenleri tuhaf bir bileşen içeriyor

Ayrıntılı olarak açıklanan hesaplamalar Physical Review Letters, yüksek geçiş sıcaklıklarına ulaşmak için elektronlar arasındaki etkileşimin güçlü olması gerektiğini ancak çok güçlü olmaması gerektiğini ortaya koyuyor. Ne kupratlar ne de nikelatlar bu optimum, orta tip etkileşime yakın değildir, fakat paladatlar öyledir. Held, "Paladyum, periyodik tabloda nikelin doğrudan bir satır altındadır" gözlemini yapıyor. "Özellikler benzer, ancak elektronlar ortalama olarak atom çekirdeğinden ve birbirlerinden biraz daha uzaktadır, dolayısıyla elektronik etkileşim daha zayıftır."

Araştırmacılar bazı palladatların, özellikle de RbSr'nin₂Pdo₃ ve A′₂Pdo₂Cl₂ (A'=Ba_0.5La_0.5), "neredeyse optimaldir", diğerleri, örneğin NdPdO₂çok zayıf korelasyona sahiptir. "Süper iletkenliğe ilişkin teorik açıklamamız yeni bir seviyeye ulaştı" Motoharu Kitatani arasında Hyogo Üniversitesi anlatır Fizik dünyası. "Deneysel meslektaşlarımızın artık bu malzemeleri sentezlemeye çalışacaklarından eminiz."

• SEO Destekli İçerik ve Halkla İlişkiler Dağıtımı. Bugün Gücünüzü Artırın.
• PlatoAiStream. Web3 Veri Zekası. Bilgi Genişletildi. Buradan Erişin.
• Adryenn Ashley ile Geleceği Basmak. Buradan Erişin.
• PREIPO® ile PRE-IPO Şirketlerinde Hisse Al ve Sat. Buradan Erişin.
• Kaynak: https://physicsworld.com/a/palladium-oxides-could-make-better-superconductors/