מתגלה מצב חדש של חומר או מה המסתורין של מתכות מוזרות
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.
נכון לעכשיו המוליך-על המפורסם ביותר בטמפרטורה גבוהה הוא
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.
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
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.