Useful content

מתגלה מצב חדש של חומר או מה המסתורין של מתכות מוזרות

click fraud protection

מדענים גילו כבר מזמן יחסית כי שילובים מורכבים למדי של נחושת - כוסות, מראים התנהגות שונה ממתכות קלאסיות. ועל פי תוצאות המחקרים האחרונים, מדענים גילו מצב חדש לגמרי של חומר בהם.

השימוש בחומרים אלה מדגים סיכויים רחבים ביצירת מוליכי-על בעלי טמפרטורה גבוהה, הנדרשים כל כך להנדסת חשמל מודרנית ולתעשייה כולה. בואו נראה מה המוזרויות של "חומרים מוזרים" אלה.

התגליות הראשונות של מוליכים בטמפרטורה גבוהה

כבר בשנת 1911 גילוי מוליכות העל נעשה בהולנד. נמצא כי בטמפרטורה של שלוש קלווין בלבד עמידות הכספית יורדת לאפס (חשמל מועבר ללא כל אובדן).

יתר על כן, השפעה זו נצפתה בחומרים אחרים, אך תמיד הטמפרטורה בה נצפתה מוליכות-על נותרה נמוכה ביותר.

השינויים הגיעו רק בשנת 1986. או אז מהנדסי יבמ יצרו את מוליך העל הראשון בטמפרטורה גבוהה - קופרלטלאנטאן ובריום. בשביל זה ק. מולר וג ' עריקים קיבלו את פרס נובל.

מוליכי-על בטמפרטורה מינימלית של 77 קלווין (אך לא נמוכה יותר) נקראים טמפרטורה גבוהה. זו הטמפרטורה בה רותח חנקן נוזלי.

לוח הזמנים לגילוי תרכובות מוליכות-על בין השנים 1900 ל -2015. כוסות הדופן מסומנות במעוינים כחולים

נכון לעכשיו המוליך-על המפורסם ביותר בטמפרטורה גבוהה הוא

instagram viewer
BSCCO (כריך ביסקו), המורכב משכבות של תחמוצת ביסמוט, סטרונציום, נחושת וסידן טהור.

הודות לחומרים אלה נוצרו מכשירים ומוצרים מיוחדים בהנדסת חשמל, תחבורה ואנרגיה.

מה המסתורין של מתכות מוזרות

למרות העובדה שכוסות נחושת כבר בשימוש מלא, עשויים מהם מאות מטרים של חוטים בקוליידר הגדול של הדרון. מדענים עד היום אינם מבינים לחלוטין את הפיזיקה של מוליכות בטמפרטורה גבוהה.

תאוריית ה- BCS (על שם יוצריה ד. ברדין, ל ' קופר ו
ד. שרייפר) מתאר באופן מושלם מוליכות על מעל 30 קלווין. אבל רק עם עלייה בטמפרטורה, כאשר ההשפעה של מוליכות-על נעלמת, אז הנחשים מתחילים להתנהג לא כמו חומרים רגילים.

תא יחידה של מוליך-על כפול בטמפרטורה גבוהה BSCCO

ההתנגדות החשמלית של כופרים יורדת באופן ליניארי ולא ביחס לריבוע הפרש הטמפרטורה. זה סותר את תיאוריית הנוזלים של פרמי, שגובשה על ידי לב לנדאו בשנת 1956.

בטמפרטורות נמוכות במיוחד, אלקטרונים מראים התנהגות של גז אלקטרונים, והאינטראקציה שנתקלה מתוארת על ידי משוואות מכניקת הקוונטים.

במקרה זה, תיאוריית הנוזלים של פרמי עובדת על הרוב המכריע של המתכות, למעט הכופרות הידועות לשמצה. לכן פיזיקאים הציבו אותם בקטע מיוחד של "מתכות מוזרות".

ב"תחתונים "כאלה אלקטרונים נעים בצורה חלשה ביותר ובמרחקים קצרים. במקרה זה, מתרחשת פיזור אינטנסיבי של האנרגיה.

לכן, "מתכות מוזרות" ממוקמות בדיוק באמצע בין המתכות והמבודדים הרגילים.

מחקרים רבים גילו מספר רב של "לא מתכות", אך ללא כל תכונות של מוליכות-על. זה עוד בלבל את המצב המפלילי.

מוליכות-על של כוסות ושדה מגנטי

מצבי חומר שונים בהתאם לטמפרטורה (T) ועוצמת האינטראקציה (U), מנורמל למספר המעברים האלקטרוניים (t)

ניסוי שנערך על ידי קבוצה מדעית בינלאומית מארה"ב, גרמניה וקולומביה הראה שההשפעה של שדה מגנטי חזק של טסלה 60-70 (זה ענק ערך, שבו מוליכים-על מאבדים את תכונות ההולכה שלהם) משנה את התנגדותם של כופרים באופן ליניארי, ולא על פי חוק ריבועי, כמו במקרה של "נורמלי" מתכות.

במילים אחרות, כוסות נחושת מציגות את תכונותיהן של מתכות, אך בעל כורחן רב.

מצב חדש של חומר

עם הצטברות נתונים ניסיוניים על כוסות, זה מצביע על כך שזה לא שום דבר אחר, כצורה ייחודית לחלוטין של חומר, הנקבעת על ידי מציאות ההסתבכות הקוונטית במקרוסקופיה העולם.

וקבוצת הנדסה ממכון פלטירון בניו יורק הצליחה ליצור מודל דיגיטלי של "מתכות מוזרות", שאישר את ההנחה כי אין זה אלא מצב חדש של חומר. מה שנקרא צורת ביניים בין מתכות מוליכות נפוצות לבין חומרי בידוד.

אז נותר להמציא שם למצב החדש של החומר ולהמשיך במחקר.

אהבתם את החומר? אנחנו אוהבים, נרשמים ומגיבים. תודה שקראת עד הסוף.

5 ירקות זורעים בפברואר

5 ירקות זורעים בפברואר

אני גר במרכז רוסיה, ולכן מאמר זה מתייחס לתושבי האזור הזה. באזורים הדרומיים כבר נטעו ירקות שתילים...

קרא עוד

צינור ביוב ו שסתום סימון מתיבת ריחות ביוב והצפות

צינור ביוב ו שסתום סימון מתיבת ריחות ביוב והצפות

אנשים רבים אינם יודעים מה צינור הביוב. צינור זה מתחבר למערכת הביוב לאווירה. זה יכול להיות ישר, זו...

קרא עוד

סוגי הרצפות עבור הבית שלך. למה ויתרתי קורות עץ!?

סוגי הרצפות עבור הבית שלך. למה ויתרתי קורות עץ!?

חומר וול נבחר (ראה מאמר קודם). לפני שקובעים את סוג העיצוב של הקרן. השלב הבא לפני בעיצוב הבית - הו...

קרא עוד

Instagram story viewer