Apa jenis wain yang terbaik mendorong superconductivity? • Yuri Yerin • Berita Sains mengenai "Unsur" • Fizik, Pertama April

Apa jenis wain yang terbaik mendorong superconductivity?

Rajah. 1. Wain yang menyertai eksperimen. Dari kiri ke kanan: "Beaujolais", "Merlot", "Cabernet Sauvignon", "Pinot Noir", "Sangiovese", "Bon Marché"

Hari ini, terdapat dua cara untuk menghasilkan superkonduktor dari bahan bukan superkonduktor: yang pertama ialah menggantikan sebahagian daripada atom bahan dengan atom unsur lain, yang kedua adalah untuk memampatkan bahan tersebut pada tekanan tertentu. Penyelidik Jepun telah mendapati bahawa anda boleh mendapatkan superkonduktivitas jika anda memegang sampel untuk sehari dalam wain merah. Pada masa yang sama, seperti yang ditunjukkan oleh kajian, wain Beaujolais (Game variety) mengatasi masalah ini dengan sebaik-baiknya. Keputusan eksperimen boleh digunakan untuk mencari bahan yang superkonduktor pada suhu bilik.

Fenomena superkonduktivitas telah diketahui lebih dari seratus tahun (lihat Superconductivity merayakan centenarynya, Elemen, 08 April 2011). Malah, sejarah keseluruhan kajian fenomena ini entah bagaimana diputar dan terus berputar di sekitar keinginan saintis untuk mendapatkan superkonduktor yang akan berfungsi pada suhu bilik. Kelebihan superkonduktor seperti itu jelas. Tetapi pertama-tama kita ingat apa superkonduktiviti.

Superconductivity berlaku dalam logam apabila suhu mereka jatuh di bawah ambang yang hanya khusus untuk bahan tertentu, yang dikenali sebagai suhu kritikal. Tc. Logam itu memperolehi rintangan elektrik sifar dan menjadi tidak dapat ditembusi ke medan magnet luar, atau, sebagai ahli fizik, ia mempunyai diamagnetisme yang sempurna. Hidup berdampingan serentak kedua-dua sifat ini disebut superconductivity.

Sudah tentu, sejurus selepas penemuan superkonduktiviti, idea yang menggoda untuk mewujudkan garis kuasa yang mampu menghantar elektrik tanpa kehilangan, dan magnet yang sangat kuat, mula dilahirkan. Walau bagaimanapun, seperti kajian lanjut telah menunjukkan, bahan superconducting menjadi hanya pada suhu yang sangat rendah, penyediaan dan penyelenggaraan yang agak menyusahkan dan mahal. Malah selepas teori BCS dicipta pada tahun 1957 (dinamakan sempena huruf pertama dalam nama penciptanya, penerima Nobel Bardeen, Cooper dan Schrieffer), menerangkan sifat superkonduktivitas, suhu kritis tertinggi yang dapat dibanggakan ahli fizik ialah 23 kelvin (atau -250 ° C).

Kebanyakan semua, ahli fizik dihantui oleh fakta bahawa teori BCS tidak melarang kewujudan bahan superconducting yang lebih panas, suhu kritikal yang boleh berada pada suhu bilik dan lebih tinggi. Oleh itu, apabila, selepas bertahun-tahun mencari pada tahun 1986, ahli fizikal secara tidak sengaja menemui sebuah superkonduktor, Tc yang segera melonjak pada 7 Kelvin, saintis sangat gembira dengan ini yang mereka panggil superkonduktor suhu tinggi (HTSC).

Lebih jauh lagi. Selepas setengah tahun, bahan itu disintesis, yang menjadi superconducting sudah pada 90 K. HTSC lain diperoleh dengan lebih tinggi lagi Tc. Pakar mula berfikir bahawa usaha sedikit lebih – dan di sini ia, superkonduktivitas suhu bilik yang ditunggu-tunggu. Tetapi terlalu awal untuk bersukacita. Hampir serentak dengan penemuan superkonduktiviti suhu tinggi, didapati bahawa mekanisme asalnya tidak sesuai dengan rangka teori BCS konvensional. Kerana ketidakkonsistenan ini, strategi mencari HTSC semakin jelas. Ringkasnya, ia tidak jelas apa jenis bahan dan dengan apa parameter yang perlu digunakan untuk mencapai lebih tinggi Tc, dengan itu menghampiri suhu bilik yang diingini?

Pada masa itu, diketahui bahawa untuk mendapatkan HTSC adalah perlu bahawa tembaga semestinya hadir dalam komposisi kimianya. Satu lagi syarat penting untuk kemunculan superkonduktiviti dengan suhu kritikal yang tinggi ialah doping bahan oleh unsur luaran. Doping adalah penggantian sebahagian daripada salah satu elemen superkonduktor oleh unsur lain. Sebagai contoh, salah satu superkonduktor suhu tinggi yang pertama dikesan La2Cuo4 menjadi superkonduktor apabila Tc = 40 K, jika sebahagian daripada atom lanthanum (La) digantikan oleh atom strontium (Sr): La1,85Sr0,15Cuo4. Nilai 0.15 dipanggil tahap optimum doping (sisihan dalam bkira-kirabahagian bawah atau bawah membawa kepada penurunan suhu, dan kemudian kepada kehilangan superkonduktiviti.

Di samping itu, didapati HTS boleh didapati jika, bersama-sama dengan doping (atau tiada doping sama sekali), bahan itu dimampatkan. Dan pertumbuhan Tc tidak berlaku dengan prinsip "lebih teruk – lebih tinggi Tc diterima ". Bagi setiap HTS terdapat nilai tekanan di mana suhu kritikal adalah maksimum.

Sebenarnya, inilah bagaimana masalah superkonduktivitas suhu tinggi timbul – penciptaan teori yang menerangkan apa proses dalaman yang berlaku dalam suatu bahan,ia adalah atau bukan HTS.

Berharap untuk menyelesaikan masalah ini dijumpai kepada saintis apabila pada tahun 2008 satu lagi keluarga HTSC telah ditemui – superkonduktor berasaskan besi (lihat jenis baru superkonduktor suhu tinggi, Unsur, 12.05.2008). Sekarang para saintis mempunyai peluang untuk membandingkan ciri-ciri tembaga dan besi HTSC, mengetahui peranan kedua-dua unsur ini dalam penampilan superkonduktiviti suhu tinggi dan akhirnya semakin dekat untuk menyelesaikan masalah ini. Pada masa ini, saintis mempunyai maklumat yang tepat bahawa, seperti dalam hal superkonduktor tembaga, superkonduktiviti berdasarkan suhu tinggi besi boleh diperolehi dalam dua cara – oleh doping dan pemampatan; kadang-kadang ia adalah dinasihatkan untuk menggunakannya dalam kombinasi.

Pada tahun 2010, Elements melaporkan bahawa alat lain telah ditambahkan kepada "toolkit" untuk menghasilkan superkonduktiviti suhu tinggi dalam superkonduktor besi (lihat Pengesahan bebas terhadap superkonduktiviti yang disebabkan oleh air, Unsur-unsur, 16.09.2010). Sekumpulan penyelidik Jepun mendapati pemanasan polycrystal awal bukan superkonduktor berdasarkan besi FeTe0,8S0,2 (di sini FeTe adalah doped dengan belerang) dalam pelbagai minuman beralkohol (seperti bir, sake, wiski, shochu dan wain merah) membawa kepada kemunculan superkonduktivitas di dalamnya. Dilihat oleh isipadu bahan yang menjadi superconducting, adalah lebih baik untuk mendorong superconductivity of wain merah.

Diilhamkan oleh hasil ini, saintis Jepun meneruskan penyelidikan mereka, dengan menggandakan bilangan peserta dalam kumpulan penyelidikan. Kini mereka tertanya-tanya mengapa wain merah adalah "stimulator" terkuat daripada superkonduktiviti dalam sampel polikristalin FeTe.0,8S0,2? Mereka membentangkan hasil mereka dalam artikel Tartaric Acid in Red, yang baru-baru ini muncul dalam Arsip Elektronik Preprints.

Untuk menjawab soalan yang ditimbulkan, pengarang penerbitan bersenjata dengan enam macam wain merah: "Gamme" (mereka membuat "Beaujolais" daripada itu) dari tanaman 2009 (Beaujolais, 2009, Paul Beaudet), dan "Merlot" tahun 2010 (Les Tannes Jean-Claude Mas), 2010 Cabernet Sauvignon (Les Tannes Tradisi 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) dan sebagai wain merah standard mengambil wain Bon Marché (campuran beberapa buah anggur) pada tahun 2010 perbadanan Jepun Mercian (Bon Marche, 2010, Mercian Corporation).

Keadaan percubaan tetap sama.FeTe Polycrystals0,8S0,2 disimpan selama 24 jam dalam wain merah, dipanaskan pada suhu 70 ° C. Permulaan superkonduktiviti direkodkan sebagai momen kejatuhan mendadak dalam kerentanan magnet bahan (ingat bahawa ini adalah salah satu daripada tanda-tanda superconductivity), yang berada dalam medan magnet yang lemah dengan induksi 0.001 T.

Berdasarkan data pengukuran magnet, para saintis mengira berapa banyak bahan yang berubah menjadi fasa superconducting apabila menggunakan jenis wain merah ini. Ternyata jumlah terbesar bahan superconducting mencipta "Beaujolais": sebagai peratusan, nilai ini mencapai 93.6%. Tempat kedua menuju Merlot, dengan 82.8%, diikuti oleh Cabernet Sauvignon, Pinot Noir, Sangiovese dan Bon Marché, yang digunakan untuk mendorong superkonduktivitas pada 80.4, 75.2, 71 , 5 dan 61.7% jumlah FeTe0,8S0,2 masing-masing. Jumlah hasil eksperimen dibentangkan dalam Rajah. 2

Rajah. 2 Carta menunjukkan peratusan polycrystal FeTe0,8S0,2 masuk ke negara superconducting (paksi y) selepas penuaan dalam pelbagai jenis wain merah. Pada bawah Gambar rajah menunjukkan data dari eksperimen terdahulu yang menggunakan minuman beralkohol komersial dan campuran etanol / air biasa. Oleh paksi abscissa Meningkatkan kepekatan alkohol dalam minuman. Imej dari artikel dibincangkan arXiv: 1203.4503

Rajah ini juga menunjukkan hasil kajian terdahulu, apabila superkonduktiviti dirangsang oleh minuman alkohol komersil yang lain, serta campuran air dan etanol dalam pelbagai kepekatan.

Selepas menganalisis data dan melakukan beberapa ukuran tambahan, saintis menyimpulkan bahawa sebab mengapa wain merah mendorong superconductivity dalam FeTe0,8S0,2kemungkinan besar adalah asid tartarik. Sebagai pengarang nota penerbitan, kesimpulan mereka tidak muktamad, dan oleh sebab itu penyelidikan selanjutnya tidak diragukan lagi.

Sebagai kesimpulan, saya ingin ambil perhatian bahawa walaupun kerja ini tidak menjelaskan sifat superkonduktiviti suhu tinggi, ada kemungkinan dia menunjukkan jalan untuk menyelesaikan masalah ini. Selain itu, ada kemungkinan untuk membuat superkonduktor dengan suhu kritikal bilik anda hanya perlu menggunakan wain yang baik. Mungkin benar – dalam vino veritas?

Sumber: Keita 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.Asid tartartic merah oleh faktor utama untuk mendorong superkonduktiviti dalam FeTe0.8S0.2 // preprint arXiv: 1203.4503 (20 Mac 2012).

Yuri Yerin


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

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