Milyen bor a legjobb szupravezetést? • Yuri Yerin • Tudományos hírek a "Elemek" • Fizika, április első

Milyen bor a legjobb szupravezetést?

Ábra. 1. A kísérletben részt vevő borok. Balról jobbra: "Beaujolais", "Merlot", "Cabernet Sauvignon", "Pinot Noir", "Sangiovese", "Bon Marché"

Ma kétféleképpen lehet szupravezetőt létrehozni egy nem szupravezető anyagból: az első az egyik atom atomjának egy másik atom atomjaival való helyettesítésével, a második pedig az anyag egy bizonyos nyomásra való tömörítéséhez. A japán kutatók azt találták, hogy szupravezetést kaphat, ha egy napra vörösborban tartja a mintát. Ugyanakkor, amint azt a tanulmányok kimutatták, a Beaujolais bor (Game fajta) leginkább ezzel a feladattal szembesül. Kísérleti eredmények segítségével olyan anyagot kereshetünk, amely szobahőmérsékleten szupravezető.

A szupravezetés jelensége már több mint száz éve ismert (lásd a Szupravezetés ünnepli centenáriumát, Elements, 2011. április 08.). Valójában a jelenség tanulmányozásának egész története valahogy forgott, és folytatja a tudósok vágyát, hogy szupravezetőt kapjon, amely szobahőmérsékleten működik. Az ilyen szupravezető előnyei nyilvánvalóak. De először arra hívjuk fel a figyelmet, hogy mi a szupravezetés.

A szupravezetés fémekben fordul elő, ha azok hőmérséklete a kritikus hőmérsékletnek nevezett küszöbérték alá esik, amely csak egy adott anyagra jellemző. Tc. A fém nulla elektromos ellenállást szerez, és egy külső mágneses mezőre teljesen áthatolhatatlan, vagy ahogy a fizikusok azt mondják, tökéletes diamagnetizmussal rendelkezik. E két tulajdonság egyidejű együttélését szupravezetésnek nevezzük.

Természetesen közvetlenül a szupravezetés felfedezése után kezdtek el szülni a villámcsapás veszteség nélkül képes áramátvitelére szolgáló csábító ötletek, és hihetetlenül erős mágnesek. Azonban, ahogy további tanulmányok mutatják, a szupravezető anyagok csak nagyon alacsony hőmérsékleten válnak, amelynek előkészítése és karbantartása meglehetősen zavaró és drága. Még miután a BCS elmélet 1957-ben jött létre (az alkotóinak első betűi, a Nobel-díjas Bardeen, Cooper és Schrieffer első betűi), a szupravezetés természetét magyarázva, a legmagasabb kritikus hőmérséklet, amelyet a fizikusok büszkélkedhettek, csak 23 kelvin (vagy -250 ° C).

Leginkább a fizikusok kísértette az a tény, hogy a BCS elmélet nem tiltja a sokkal "forró" szupravezető anyagok létezését, amelynek kritikus hőmérséklete szobahőmérsékleten és még magasabb lehet. Ezért, amikor 1986-ban több éves keresést követően a fizikusok véletlenül szupravezetőt fedeztek fel, Tc amely azonnal ugrott a 7 Kelvinre, a tudósok annyira boldogok voltak, hogy magas hőmérsékletű szupravezetőt (HTSC) neveztek.

Tovább tovább. Körülbelül fél év elteltével az anyagot szintetizálták, amely már 90 K-os szupravezetéssé vált. Az egyéb HTSC-ket még magasabb Tc. A szakértők kezdtek gondolkodni, hogy egy kicsit több erőfeszítést – és itt van, a régóta várt szoba-hőmérséklet szupravezetés. De már túl korai volt örülni. A magas hőmérsékletű szupravezetés felfedezésével szinte egyidejűleg felfedezték, hogy eredete mechanizmusa nem illeszkedik a hagyományos BCS elmélet keretei közé. E következetlenség miatt a HTSC-k keresésének további stratégiája homályos lett. Egyszerűen fogalmazva, nem volt világos, hogy milyen anyagokat és milyen paramétereket kell használni a még nagyobb teljesítmény érdekében Tc, ezáltal elérve a kívánt szobahőmérsékletet?

Abban az időben jól ismert volt, hogy a HTSC megszerzése érdekében szükségessé vált, hogy a réz szükségszerűen jelen legyen kémiai összetételében. A túlzottan kritikus hőmérsékletű szupravezetés kialakulásának másik lényeges feltétele az anyag külső elemekkel történő doppingolása volt. A dopping a szupravezető egyik elemének egy másik elem részleges felváltása. Például az első kimutatott magas hőmérsékletű szupravezető La2CuO4 válik szupravezető, amikor Tc = 40 K, ha a lantán atomok (La) részét stroncium atomok (Sr) helyettesítik: La1,85Sr0,15CuO4. A 0,15 értéket a doping optimális szintjének (deviáció a bkörülbelülaz alsó vagy alsó oldal a hőmérséklet csökkenéséhez, majd a szupravezetés eltűnéséhez vezet.

Ezenkívül megállapítást nyert, hogy a HTS akkor is beszerezhető, ha a doppingolással (vagy egyáltalán nem doppingolással) együtt az anyagot összenyomjuk. És a növekedés Tc nem fordul elő az "összenyomott – magasabb T" elve alapjánc kapott. "Minden HTS esetében van egy nyomásérték, amelynél a kritikus hőmérséklet maximális.

Valójában így alakult ki a magas hőmérsékletű szupravezetés problémája – egy olyan elmélet létrehozása, amely megmagyarázza, hogy egy belső anyag folyamata milyen belső folyamatokban,ez HTS vagy nem.

A probléma megoldására a tudósok reménykedtek, amikor 2008-ban egy másik magas hőmérsékletű szupravezető családot, vasalapú szupravezetőket találtak (lásd: Új típusú magas hőmérsékletű szupravezetők, Elements, 2008.05.12.). Most a tudósok meg tudják mutatni a réz és a vas HTSC jellemzőit, megtudhatják ennek a két elemnek a szerepét a magas hőmérsékletű szupravezetés megjelenésekor, és végül közelednek a probléma megoldásához. Jelenleg a tudósok pontos információkkal rendelkeznek arról, hogy a rézszupravezetők esetében a magas hőmérsékletű vasalapú szupravezetés kétféleképpen érhető el – doppingolással és kompresszióval; néha célszerű kombinációban használni őket.

2010-ben az Elements beszámolt arról, hogy új eszközt adtak a "szerszámkészlethez" a magas szupravezetésű vas szupravezetők előállításához (lásd: Vízálló induktív szupravezetés, Elements, 2010. szeptember 16.). A japán kutatók egy csoportja megállapította, hogy a FeTe vason alapuló, nem szupravezető polikristály fűtése0,8S0,2 (itt a FeTe vegyület kénnel adalékolt) különféle alkoholtartalmú italokban (például sörben, sake-ben, whiskyben, shochu-ban és vörösborban) vezet a szupravezetés kialakulásához. Egy szupravezető anyag mennyiségének alapján a legjobb, ha szupravezető vörösbort indukál.

Ezen eredmények alapján a japán tudósok folytatták kutatásukat, mivel megkétszerezték a kutatócsoportban résztvevők számát. Most azon tűnődtek, miért a vörösbor a FeTe polikristályos mintájában a szupravezetés legerősebb "stimulálója".0,8S0,2? Eredményeiket bemutatták a "Red Red Tartaric Acid" című cikkben, amely a közelmúltban megjelent az Electronic Preprints Archívumban.

A kérdés megválaszolásához a kiadó szerzői hatféle vörösbort öleltek fel: a 2009-es termés (Beaujolais, 2009, Paul Beaudet), 2010-es "Merlot" (Les Tannes Tradition Merlot, 2010, Jean-Claude Mas), 2010 Cabernet Sauvignon (Les Tannes Tradition Cabernet Sauvignon, 2010, Jean-Claude Mas), 2009 Pinot Noir (Bourgogne Pinot Noir, 2009, Maison Jean-Philippe Marchand), Sangiovese 2009 (Larinum Sangiovese Daunia, 2009, Caldora srl), és mint standard vörösbor vette a Bon Marché bort (több szőlő keverékét) a 2010-es japán vállalat merciai (Bon Marche, 2010, Mercian Corporation).

A kísérlet feltételei változatlanok maradtak.FeTe polikristályok0,8S0,2 24 órán át vörösborban tartották és 70 ° C-ra melegítették. A szupravezetés kezdetét az anyag mágneses érzékenységének hirtelen csökkenése pillanatában jegyezték fel (emlékeztetve arra, hogy ez a szupravezetés egyik jele), amely gyenge mágneses térben 0,001 T indukcióval rendelkezik.

A mágneses mérések adatai alapján a tudósok kiszámították, hogy az anyag mennyisége átalakult a szupravezető fázisba e vörösborok felhasználásával. Kiderült, hogy a legnagyobb mennyiségű szupravezető anyag létrehozza a "Beaujolais" -ot: százalékban ez az érték eléri a 93,6% -ot. A második helyen a Merlot 82,8% -ot, a Cabernet Sauvignont, a Pinot Noiret, a Sangiovese-t és a Bon Marché-t követte, amelyek 80,4, 75,2, 71 , 5 és 61,7% térfogatú FeTe0,8S0,2 volt. A kísérletek teljes eredményét a 2. ábrán mutatjuk be. 2.

Ábra. 2. A FeTe polikristály százalékos arányát bemutató táblázat0,8S0,2 bekerült a szupravezető államba (Y-tengely) a vörösbor különböző fajtáinak öregedése után. tovább az alján A diagramok az előző kísérletekből származó adatokat mutatják be, amelyek kereskedelmi alkoholos italokat és közös etanol / víz keverékeket használtak. tovább abszcissza tengely Késleltetett alkoholfogyasztás italokban. A tárgyalt cikk arXiv: 1203.4503 képe

Ez a diagram az előzőekben leírt vizsgálatok eredményeit is bemutatja, amikor a szupravezetést más kereskedelmi alkoholos italok stimulálják, valamint különböző koncentrációjú víz és etanol keverékét.

Az adatok elemzése és néhány további mérés elvégzése után a tudósok arra a következtetésre jutottak, hogy az oka annak, hogy a vörösbor szupravezetést indukál a FeTe-ben0,8S0,2leginkább borkősav. Ahogyan a kiadók szerzői megjegyzik, következtetésük nem végleges, ezért kétségtelenül további kutatások érkeznek.

Végezetül szeretném megjegyezni, hogy bár ez a munka nem tisztázta a magas hőmérsékletű szupravezetés természetét, fennáll annak a lehetősége, hogy jelezte a megoldás módját. Ezenkívül lehetséges, hogy szuperkonduktort állítson be egy szoba kritikus hőmérsékletével, csak jó bort kell használni. Talán igazán – a vino veritas-ban?

Forrás: Keijo Deguchi, Tohru Okuda, Yasuna Kawasaki, Hiroshi Hara, Satoshi Demura, Tohru Watanabe, Hiroyuki Okazaki, Toshinori Ozaki, Takahide Yamaguchi, Hiroyuki Takeya, Fumie Saito, Masashi Hisamoto, Yoshihiko Takano.A borkősav vörös színűvé válik a FeTe0.8S0.2 szupravezetés kiváltó tényezői miatt. // preprint arXiv: 1203.4503 (2012. március 20.).

Yuri Yerin


Like this post? Please share to your friends:
Vélemény, hozzászólás?

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: