Kokį vyną geriausiai skatina superlaidumas? • Jurijus Yerinas • Mokslo naujienos apie "Elementus" • Fizika, balandžio mėn

Kokį vyną geriausiai skatina superlaidumas?

Pav. 1. Eksperimento metu dalyvaujantys vynai. Iš kairės į dešinę: Beaujolais, Merlot, Cabernet Sauvignon, Pinot Noir, Sangiovese, Bon Marché.

Šiandien yra du būdai, kaip sukurti superlaidininkį iš nesuvelgiančios medžiagos: pirmoji dalis yra medžiagos dalies atomų pakeitimas kito elemento atomais, antrasis – medžiagos suspaudimas iki tam tikro slėgio. Japonijos mokslininkai nustatė, kad jūs galite gauti superlaidumą, jei vieną dieną laikysite mėginį raudonuoju vynu. Tuo pačiu metu, kaip parodė tyrimai, "Beaujolais" vynas ("Game variety") geriausiai tenkina šią užduotį. Eksperimentiniai rezultatai gali būti naudojami medžiagų, kurios yra superlaidžiosios kambario temperatūroje, paieškai.

Superlaidumo reiškinys buvo žinomas šiek tiek daugiau nei šimtą metų (žr. "Superlaidumas švenčia savo šimtmetį", "Elements", 2011 m. Balandžio 8 d.). Tiesą sakant, visa šio reiškinio tyrimo istorija kažkokiu būdu sukasi ir toliau sukasi aplink mokslininkų norą gauti superlaidį, kuris veiktų kambario temperatūroje. Tokio superlaidininko privalumai yra akivaizdūs. Tačiau pirmiausia mes prisimename, koks yra superlaidumas.

Supralaidymas atsiranda metaluose, kai jų temperatūra nukrenta žemiau ribinės vertės, būdingos tik tam tikrai medžiagai, žinomai kaip kritinė temperatūra. Tc. Metalas įgauna nulinę elektrinę varžą ir tampa visiškai nepasiekiamas išoriniam magnetiniam laukui arba, kaip teigia fizikai, jis turi puikią diamagnetizmą. Vienalaikis šių dviejų savybių egzistavimas vadinamas superlaidžiu.

Žinoma, iš karto po superlaidumo atradimo pradėjo kilti vilčių idėjos kurti elektros linijas, galinčias perduoti elektros energiją be nuostolių, ir neįtikėtinai galingus magnetus. Tačiau, kaip parodė tolesni tyrimai, superlaidžiosios medžiagos susidaro tik labai žemoje temperatūroje, kurios paruošimas ir priežiūra yra gana varginantis ir brangus. Net ir po to, kai BCS teorija buvo sukurta 1957 m. (Pavadinta po pirmųjų raidžių jos kūrėjų pavadinimuose, Nobelio premijos laureatais Bardeinu, Cooperiu ir Schriefferiu), paaiškinančią superlaidumo prigimtį, aukščiausia kritinė temperatūra, kurią fizikai gali pasigirti, buvo tik 23 kelvinas (arba -250 ° C).

Visų pirma, fizikai buvo pribloški dėl to, kad BCS teorija neuždrausdavo daug daugiau "karštų" superlaidiųjų medžiagų, kurių kritinė temperatūra gali būti kambario temperatūroje ir dar aukštesnė. Todėl, kai po daugelio metų ieškos 1986 m. Fizikai netyčia atrado superlaidį, Tc kurie nedelsdami šoktelėjo 7 Kelvino, mokslininkai buvo labai laimingi dėl to, kad jie vadino tai aukštos temperatūros superlaidžiu (HTSC).

Dar daugiau. Po maždaug pusės metų medžiaga buvo sintezuota, kuri jau tapo 90 ° K superlaidžiu. Kiti HTSC gauti buvo dar aukštesni Tc. Ekspertai pradėjo manyti, kad šiek tiek daugiau pastangų – o tai yra, ilgai lauktas kambario temperatūros superlaidumas. Bet anksti buvo džiaugtis. Beveik tuo pat metu, kai atrado aukštatemperatūrę superlaidininkę, buvo nustatyta, kad jo kilmės mechanizmas neatitinka tradicinės BCS teorijos. Dėl šios neatitikties, tolimesnė HTSC paieškos strategija tapo neaiški. Paprasčiau tariant, nebuvo aišku, kokios medžiagos ir kokie parametrai turi būti naudojami siekiant dar didesnio Tc, tokiu būdu artėja prie pageidaujamos kambario temperatūros?

Tuo metu buvo gerai žinoma, kad norint gauti HTSC būtina, kad varis nebūtinai būtų cheminės sudėties. Kita esminė superlaidumo su aukšta kritine temperatūra atsiradimo sąlyga buvo medžiagos dopingas išoriniais elementais. Dopingas yra dalinis vieno superlaidininko elemento pakeitimas kitu elementu. Pavyzdžiui, vienas iš pirmųjų nustatytų aukštos temperatūros superlaidininkų La2Cuo4 tampa superlaidus, kai Tc = 40 K, jei dalį lantano atomų (La) pakeičia stroncio atomai (Sr): La1,85Sr0,15Cuo4. Vertė 0,15 yra optimalus dopingo lygis (nuokrypis nuo bapiežemesnė ar žemesnė pusė lemia temperatūros sumažėjimą, o tada – superlaidumo praradimą.

Be to, buvo nustatyta, kad HTS galima gauti, jei kartu su dopingu (arba be viso dopingo) medžiaga suspaudžiama. Ir augimas Tc neatsiranda "didesnio spaudimo" principo – didesnio Tc gavo ". Kiekvienam HTS yra slėgio vertė, kai didžiausia kritiška temperatūra.

Tiesą sakant, taip atsirado aukštatemperatūrinio superlaidumo problema – sukurti teoriją, paaiškinančią, kokie vidiniai procesai vyksta medžiagoje,tai yra arba nėra HTS.

Tikimės išspręsti šią problemą mokslininkams, kai 2008 m. Buvo atrasti dar viena aukštatemperatūrinių superlaidininkų, suprojektuotų geležies pagrindu, šeima (žr. Naujos rūšies aukštos temperatūros superlaidininkus, Elements, 2008.05.12). Dabar mokslininkai turi galimybę palyginti vario ir geležies HTSC charakteristikas, išsiaiškinti šių dviejų elementų vaidmenį aukštos temperatūros superlaidumo atsiradime ir galiausiai priartėti prie šios problemos sprendimo. Šiuo metu mokslininkai turi tikslią informaciją, kad, kaip vario superlaidininkų atveju, aukštos temperatūros geležies superlaidį galima gauti dviem būdais – dopingu ir suspaudimu; kartais patartina jas naudoti kartu.

2010 m. "Elements" pranešė, kad "įrankių rinkinys", skirtas gaminti aukštos temperatūros superlaidį geležies superlaidininkiuose, buvo įtrauktas į naują priemonę (žr. "Nepriklausomas vandens indukuojamo superlaidumo patvirtinimas", Elements, 2010 m. Rugsėjo 16 d.). Japonų mokslininkų grupė nustatė, kad iš pradžių supereguliuojantis polikristalinis šildymas, pagrįstas FeTe geležimi0,8S0,2 (čia FeTe junginys yra legiruojamas sieros) įvairiose alkoholiniuose gėrimuose (pvz., alui, sake, viskiui, shochu ir raudonajam vynui) sukelia superlaidumo atsiradimą. Atsižvelgiant į tai, kokia medžiaga tapo superlaidžiu, geriausia paskatinti raudonojo vyno superlaidumą.

Šių rezultatų įkvėpimo dėka japonų mokslininkai tęsė savo tyrimus, padvigubindami mokslinių tyrimų grupės dalyvių skaičių. Dabar jie susimąstė, kodėl raudonasis vynas yra stipriausias "superlaidumo" stimuliatorius polikristaliniame FeTe mėginyje.0,8S0,2? Jie pristatė savo rezultatus straipsnyje Vynio rūgštis Raudonuose, kuris neseniai pasirodė Elektroninių prepriterijų archyve.

Norėdami atsakyti į pateiktą klausimą, leidinio autoriai ginklavo septyniomis rūšimis raudono vyno: "Gamme" (2009 m. Pasigamina "Beaujolais") (2009 m. Beaujolais, Paul Beaudet), "Merlot" (2010 m. "Les Tannes Tradition Merlot" 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 m. ("Larinum Sangiovese Daunia", 2009 m., "Caldora srl") ir kaip standartinis raudonasis vynas, 2010 m. Japonijos korporacijos "Bon Marché" vynas (kelių vynuogių mišinys) Mercian ("Bon Marche", "Mercian Corporation", 2010 m.).

Eksperimento sąlygos išliko tokios pačios.FeTe polikristalai0,8S0,2 laikomas 24 valandas raudoname vynyje, pašildomas iki 70 ° C temperatūros. Superlaidumo pradžia buvo užregistruotas kaip staigios medžiagos magnetinio jautrumo kritimo momentas (primename, kad tai yra vienas iš superlaidumo požymių), kuris yra silpname magnetiniame lauke su 0,001 T indukcija.

Remiantis magnetinių matavimų duomenimis, mokslininkai apskaičiavo, kiek medžiagos buvo paversta superlaidžiu faze, kai naudojamos šios raudonojo vyno rūšys. Paaiškėjo, kad didžiausias superlaidiųjų medžiagų kiekis sukuria "Beaujolais": procentais ši vertė siekia 93,6%. Antroji vieta nuvažiavo į Merlot, 82,8 proc., Po to sekė "Cabernet Sauvignon", "Pinot Noir", "Sangiovese" ir "Bon Marché", kurie buvo naudojami superlaidumui sukelti 80,4, 75,2, 71 , 5 ir 61,7% tūrio FeTe0,8S0,2 atitinkamai. Bendrieji eksperimentų rezultatai pateikti pav. 2

Pav. 2 Diagrama rodo, kokia FeTe polikristalio dalis0,8S0,2 išėjo į superlaidį (y ašis) pasenę skirtingomis raudonojo vyno rūšimis. On apačioje Diagramose pateikti ankstesnių eksperimentų duomenys, kuriuose buvo naudojami komerciniai alkoholiniai gėrimai ir bendri etanolio / vandens mišiniai. Iki abscisės ašis Vėluojama alkoholio koncentracija gėrimuose. Vaizdas iš aptariamo straipsnio arXiv: 1203.4503

Ši schema taip pat parodo aukščiau minėtų ankstesnių tyrimų rezultatus, kai superlaidumą skatino kiti komerciniai alkoholiniai gėrimai, taip pat vandens ir etanolio mišinys įvairiose koncentracijose.

Išnagrinėję duomenis ir atlikdami papildomus matavimus, mokslininkai padarė išvadą, kad priežastis, kodėl raudonasis vynas sukelia superlaidį FeTe0,8S0,2greičiausiai yra vyno rūgštis. Kaip pranešimo autoriai, jų išvada nėra galutinė, todėl neabejotinai ateityje bus atlikti tolesni tyrimai.

Baigdamas norėčiau pažymėti, kad nors šis darbas nepaaiškino aukštatemperatūrinio superlaidumo pobūdžio, tikėtina, kad ji nurodė, kaip išspręsti šią problemą. Be to, galima sukurti superlaidį su kritine temperatūra patalpoje, kuriai tiesiog reikia naudoti gerą vyną. Gal tikrai – vino veritas?

Šaltinis: 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.Vyno rūgštis raudonos spalvos pagrindiniais faktoriais sukelia superlaidumą FeTe0.8S0.2 // preprint arXiv: 1203.4503 (2012 m. Kovo 20 d.).

Jurijus Yerinas


Like this post? Please share to your friends:
Parašykite komentarą

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