Hvilken slags vin giver bedst superledningsevne? • Yuri Yerin • Videnskabsnyheder om "Elements" • Fysik, 1. april

Hvilken slags vin giver bedst superledningsevne?

Fig. 1. Vine, der deltager i eksperimentet. Fra venstre til højre: "Beaujolais", "Merlot", "Cabernet Sauvignon", "Pinot Noir", "Sangiovese", "Bon Marché"

I dag er der to måder at oprette en superleder fra et ikke-superledende stof: Den første er at erstatte en del af atomerne af et stof med atomer af et andet element, den anden er at komprimere stoffet til et bestemt tryk. Japanske forskere har fundet ud af at du kan få superledningsevne, hvis du holder prøven for en dag i rødvin. På samme tid, som undersøgelser har vist, håndterer Beaujolais-vinen (Game-sorten) bedst af alt dette. Eksperimentelle resultater kan bruges til at søge efter materiale, der er superledende ved stuetemperatur.

Fænomenet superledningsevne har været kendt for lidt over hundrede år (se Superledningsevne fejrer sit århundrede, Elements, 8. april 2011). Faktisk roterede hele historien om undersøgelsen af ​​dette fænomen på en eller anden måde og fortsætter med at dreje om forskernes ønske om at opnå en superleder, der ville arbejde ved stuetemperatur. Fordelene ved en sådan superleder er indlysende. Men først husker vi, hvad superledningsevne er.

Superledningsevne forekommer i metaller, når deres temperatur falder under tærsklen, der kun er karakteristisk for et givet stof, kendt som den kritiske temperatur. Tc. Metallet erhverver nul elektrisk modstand og bliver helt uigennemtrængelig for et eksternt magnetfelt, eller som fysikere siger, har den perfekte diamagnetisme. Den samtidige sameksistens mellem disse to egenskaber kaldes superledningsevne.

Selvfølgelig begyndte de at være født umiddelbart efter opdagelsen af ​​superledningsevne, at de fristende ideer til at skabe strømledninger, der var i stand til at sende strøm uden tab og utrolig magtfulde magneter. Men som yderligere undersøgelser har vist, bliver superledende materialer kun ved meget lave temperaturer, og fremstillingen og vedligeholdelsen heraf er ret besværlig og dyr. Selv efter at BCS-teorien blev oprettet i 1957 (opkaldt efter de første bogstaver i navnene på dens skabere, Nobelpristagere Bardeen, Cooper og Schrieffer), der forklarede arten af ​​superledningsevne, var den højeste kritiske temperatur, som fysikere kunne prale af, kun 23 kelvin (eller -250 ° C).

Mest af alt blev fysikere hjemsøgt af, at BCS-teorien ikke forbyde eksistensen af ​​meget mere "varme" superledende materialer, hvis kritiske temperatur kunne være ved stuetemperatur og endnu højere. Derfor, da efter mange års søgning i 1986 opdagede fysikere ved et uheld en superleder, Tc som straks hoppede på 7 Kelvin, var forskerne så glade for det, at de kaldte det til en høj temperatur superleder (HTSC).

Yderligere mere. Efter et halvt år blev materialet syntetiseret, hvilket blev superledende allerede ved 90 K. Andre HTSC'er blev opnået med endnu højere Tc. Eksperter begyndte at tænke på lidt mere indsats – og her er det den efterlængte rumtemperatur superledningsevne. Men det var for tidligt at glæde sig. Næsten samtidig med opdagelsen af ​​høj-temperatur superledningsevne blev det opdaget, at mekanismen af ​​dets oprindelse ikke passer ind i rammen af ​​den konventionelle BCS-teori. På grund af denne uoverensstemmelse blev den yderligere strategi for at søge efter HTSC'er vag. Kort sagt, det var ikke klart, hvilke slags stoffer og med hvilke parametre det er nødvendigt at bruge for at opnå endnu højere Tc, hvorved den ønskede rumtemperatur nærmer sig

På det tidspunkt var det velkendt, at for at opnå HTSC var det nødvendigt, at kobber nødvendigvis er til stede i dets kemiske sammensætning. En anden væsentlig betingelse for fremkomsten af ​​superledningsevne med en høj kritisk temperatur var doping af et stof ved eksterne elementer. Doping er en delvis udskiftning af et af elementerne i en superleder ved et andet element. For eksempel konstaterede en af ​​de første højttemperatur superledere La2CuO4 bliver superledende når Tc = 40 K, hvis en del af lanthanatomer (La) erstattes af strontiumatomer (Sr): La1,85Sr0,15CuO4. Værdien på 0,15 hedder det optimale dopniveau (afvigelse i bcirkaen nedre eller nedre side fører til et fald i temperatur og derefter til forsvinden af ​​superledningsevne.

Derudover blev det konstateret, at HTS kan opnås, hvis stoffet sammen med doping (eller slet ingen doping) komprimeres. Og vækst Tc forekommer ikke på princippet om "mere presset – højere Tc modtaget ". For hver HTS er der en trykværdi, hvor den kritiske temperatur er maksimal.

Faktisk er det sådan, problemet med højtemperatur superledningsevne opstod – skabelsen af ​​en teori, der forklarer, hvilke interne processer der forekommer i et stof,det er eller er ikke HTS.

Håber at løse dette problem vildt til forskere, da der i 2008 blev opdaget en anden familie af højtemperatur superledere, jernbaserede superledere (se Ny type højttemperatur superledere, Elements, 12.05.2008). Nu har forskere mulighed for at sammenligne egenskaberne ved kobber og jern HTSC, find ud af disse to elementers rolle i udseendet af høj temperatur superledende og endelig komme tættere på at løse dette problem. I øjeblikket har videnskabsmænd nøjagtige oplysninger om, at der som i tilfælde af kobbersupledninger kan højtryksjernbaseret superledningsevne opnås på to måder – ved doping og kompression; nogle gange er det tilrådeligt at bruge dem i kombination.

I 2010 rapporterede Elements om, at der blev tilføjet et nyt værktøj til "værktøjssæt" til at producere superleder med høj temperatur i jerns superledere (se uafhængig bekræftelse af vandinduceret superledningsevne, Elements, 16. september 2010). En gruppe af japanske forskere fandt at opvarmning af en oprindeligt ikke-superledende polykrystal baseret på FeTe jern0,8S0,2 (her er FeTe compound doteret med svovl) i forskellige alkoholholdige drikkevarer (såsom øl, sake, whisky, shochu og rødvin) fører til fremkomsten af ​​superledningsevne i den. At dømme efter mængden af ​​et stof, der er blevet superledende, er bedst at fremkalde superledningsevne rødvin.

Inspireret af disse resultater fortsatte de japanske forskere deres forskning og fordoblede antallet af deltagere i forskningsgruppen. Nu undrede de sig over, hvorfor rødvin er den stærkeste "stimulator" af superledningsevne i en polykrystallinsk prøve af FeTe.0,8S0,2? De præsenterede deres resultater i artiklen vinsyre i rød, som for nylig optrådte i arkivet for elektroniske præprints.

For at svare på spørgsmålet stillede forfatterne af publikationen sig til med seks slags rødvin: "Gamme" (de laver Beaujolais ud af det) af 2009-afgrøden (Beaujolais, 2009, Paul Beaudet), "Merlot" af 2010 (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) og som standard rødvin tog Bon Marché-vinen (en blanding af flere druer) af det japanske selskab i 2010 Mercian (Bon Marche, 2010, Mercian Corporation).

Forholdene i eksperimentet forblev det samme.FeTe Polycrystals0,8S0,2 opbevares i 24 timer i rødvin, opvarmet til en temperatur på 70 ° C. Påbegyndelsen af ​​superledningsevne blev registreret som et øjeblik for et kraftigt fald i materialets magnetiske modtagelighed (husk at dette er et tegn på superledningsevne), som er i et svagt magnetfelt med en induktion på 0,001 T.

På baggrund af dataene fra magnetiske målinger beregner forskerne, hvor meget af stoffet der blev omdannet til superledende fase ved hjælp af disse sorter af rødvin. Det viste sig, at den største mængde superledende materiale skaber "Beaujolais": som en procentdel når denne værdi 93,6%. Andet sted gik til Merlot med 82,8% efterfulgt af Cabernet Sauvignon, Pinot Noir, Sangiovese og Bon Marché, som blev anvendt til at fremkalde superledningsevne på 80,4, 75,2, 71 , 5 og 61,7% volumen FeTe0,8S0,2 henholdsvis. De samlede resultater af eksperimenterne er vist i fig. 2.

Fig. 2. Diagrammet viser, hvilken procentdel af FeTe polykrystal0,8S0,2 gik ind i superledende staten (Y-aksen) efter ældning i forskellige sorter af rødvin. på bunden af Diagrammerne viser data fra tidligere eksperimenter, der anvendte kommercielle alkoholholdige drikkevarer og almindelige ethanol / vandblandinger. på abscisse akse Forsinkede alkoholkoncentrationer i drikkevarer. Billede fra den diskuterede artikel arXiv: 1203.4503

Dette diagram viser også resultaterne af de ovennævnte tidligere undersøgelser, når stimulation blev udført superledning anden kommerciel alkohol og en blanding af vand og ethanol i forskellige koncentrationer.

Efter at have analyseret de data, og bruge nogle ekstra målinger, kom forskerne frem til, at grunden til, at rødvin inducerer superledning i Fete0,8S0,2mest sandsynligt er vinsyre. Som forfatterne til publikationsnoten er deres konklusion ikke endelig, og derfor er der yderligere forskning, der uden tvivl kommer.

Afslutningsvis vil jeg gerne bemærke, at selv om dette arbejde og ikke har præciseret karakteren af ​​højtemperatur-superleder, men er det sandsynligt, at det pegede den måde at løse dette problem. Desuden er det muligt at skabe en superleder med en rumkritisk temperatur, du skal bare bruge en god vin. Måske virkelig – i vino veritas?

Kilde: 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.Vinsyre i rød med de vigtigste faktorer for at fremkalde superledningsevne i FeTe0.8S0.2 // preprint arXiv: 1203.4503 (20. marts 2012).

Yuri Yerin


Like this post? Please share to your friends:
Skriv et svar

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