پيشبرد ابر رساناها با كمك فشار

واضح آرشیو وب فارسی:فان پاتوق: پيشبرد ابر رساناها با كمك فشار

ابررساناها ميتوانند 150 بار بيشتر از سيم هاي مسي الكتريسيته را هدايت كنند.چون اين مواد حركت الكترونها كه اساس رسانش هستند را محدود نميكنند.اما براي رسيدن به شرايط ابر رسانايي،مواد بايد تا زير يك دماي بسيار پايين (به اصطلاح دماي گذار)سرد شوند كه اين موضوع استفاده گسترده از آنها را غير عملي ميسازد.

اكنون براي اولين بار دانشمندان كشف كرده اند كه علاوه بر دستكاري هاي شيميايي،شرايط ابر رسانايي با اعمال فشار بالا روي ابررساناهاي به اصطلاح دماي زياد( high-temp)نيز ميتواند رخ دهد.اين كشف پنجره جديدي را براي درك و كنترل اين مواد جادويي ميگشايد.

در گذشته ابر رساناها بايد تا دماهاي بينهايت كم (زير 20 k يا -423 F )سرد ميشدند. اما در دهه 1980 دانشمندان دسته ديگري از مواد از جنس اكسيدهاي مس سراميكي (كاپريتها)كشف كردند كه ابررساناهاي دماي بالا ناميده شدند.دانشمندان دريافتند كه در دماي بالايي در حدود 135 k اين مواد به حالت ابررسانايي گذار ميابند.فهم چگونگي كاركرد اين مواد و همچنين دستكاري آنها،براي عمل كردن در دماهاي بالاتر،اكنون يكي از مهم ترين مسائل حل نشده فيزيك است.

Viktor Struzhkin از همكاران اين مطالعه در آزمايشگاه ژئوفيزيك موسسه كارنگي ميگويد:

"در ابر رساناهاي كاپريتي،اتم ها در يك ساختار لايه لايه منظم شده اند.وقتي ماده به حالت ابررسانايي گذار مي يابد،تغييراتي در صفحات اكسيد- مس رخ ميدهد.اسپينهاي الكتروني متفاوت رفتار ميكنند،انرژي ارتعاشي دستخوش تغيير ميشود،بارها متفاوت رفتار ميكنند و از اين دست اتفاقات."

همكار ديگر اين مطالعه Alexander Goncharov چزئيات را اينطور شرح ميدهد:

"بعد از سالها دانشمندان فهميدند كه دماي انتقال با مقادير خاصي از دوپينگ ميتواند افزايش يابد.عمل دوپينگ در اين حالت افزودن ذرات باردار است.( چه الكترونهاي با بار منفي و چه حفره هاي با بار مثبت)ما ميخواستيم اثر فشار بالا را روي يك كاپريت دماي بالا با پايه بيسموت (Bismuth )ببينيم.فشار اين حسن را دارد كه ميتواند به تدريج و در يك رنج پيوسته اعمال شود؛درست مثل تنظيم يك راديو؛ما به تدريج فشار را روي ابررسانا تنظيم كرديم و توانستيم مشاهده كنيم كه در يك بازه گسترده فشار چه اتفاقي مي افتد."

اين محققان اثرات زير اتمي را در مواد در فشار نزديك به350,000 برابر فشار اتمسفر در سطح دريا (35 Gpa)با كمك گرفتن از يك حفره سندان مانند الماسي براي فشرده كردن نمونه و هم چنين تكنيكهاي اندازه گيري تغييرات مثل طيف نگاري رامن (Raman ) يا پراش پرتو X مشاهده كردند.

Tanja Cuk رهبر گروه و دانشجوي دانشگاه استنفورد كه اين كار را به عنوان قسمتي از تحقيقات تز دكتري خود انجام داده،خاطر نشان مي كند:

" 21 GPa عددي جادويي بود؛ يك فشار بحراني؛ با فشرده سازي ساختار ما توانستيم تغييرات را در 6 خاصيت فيزيكي مشاهده كنيم.نكته هيجان انگيز اينجا بود كه اين تغييرات،شبيه به چيزهايي بود كه پس از دوپينگ مواد تا حالت بهينه مشاهده ميشود و اين موضوع به اين معني است كه فشار بحراني احتمالا با دوپينگ مرتبط است.علاوه بر آن ما با اين كشف كه فشار ميتواند جايگزين دما و عمل دوپينگ شود،به رويكردي كاملا جديد،براي مطالعه خواص پشت پرده ابررساناهاي با تكنولوژي بالا (high-Tc) دست يافته ايم."

به گفته Struzhkin اين مطالعه با ايجاد يك دورنماي كاملا جديد از ابررساناهايي كه با كمك تغيير فشار بدست آمده اند يك گام مارا به فهم مكانيسم ابررسانايي دماي بالا نزديك ميكند.

مشاهده ميشود كه ابررسانش مرز بين عايق بودن و حالت فلزي است.ممكن است با كاربرد اين فشارهاي بالا ما بتوانيم كليد گم شده در مكانيسم ابررسانش دماي بالا را كشف كنيم و چندين قدم به استفاده ابررساناها در زندگي روزمره نزديك شويم.موضوعي كه ميتواند كل سامانه هاي انرژي ما را تغيير دهد.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: فان پاتوق]

[مشاهده در: www.funpatogh.com]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 284]