Изследователи извършиха за първи път преки визуални наблюдения и измерване на динамиката свръхбързи вихри в свръхпроводници, съобщи phys.org.
Тяхната техника, описана в списание Nature Communications, може да допринесе за нови разработки на практически приложения чрез оптимизиране на свръхпроводниковите свойства за използване в областта на електрониката.
Група учени от Еврейския институт на Йерусалим (Hebrew University of Jerusalem) засне вихрите, които се движат със скорост от повече от 72 хиляди километра в час, които се развиват вътре в свръхпроводниците. Това е по-бързо от който и да е съществуващ на земята обект и всички космически сонди.
Свръхпроводимостта е състояние на материята, при което електрическият ток може да протече без абсолютно никакво съпротивление. Това се случва, когато някои материали се охладят под някаква критична температура близо до нула градуса по Келвин. Ефектът може да има различни приложения, от влакове на магнитна възглавница до магнитно-резонансна томография и ускорители на частици. А също и пренос на енергия без загуби и много по-бързи изчислителни машини.
Но свръхпроводимостта и магнитното поле не се "понасят" помежду си. Свръхпроводниците не позволяват магнитно проникване в тяхната вътрешност. Това е т.н. ефект на Майснер (Meissner effect), а свръхпроводимостта, най-общо казано, се потиска в присъствието на магнитни полета, което ограничава възможността да се използват тези материали в реални приложения.
Едно семейство свръхпроводници, наречено тип 2, може да издържат при много по-високи стойности на магнитни полета. Това се дължи на способността им да позволяват на магнитното поле да проникне по квантов начин - на порции или кванти - в локална тръбна форма, наречена вортекс или вихър.
За съжаление, в присъствието на електрически ток тези вихри изпитват сила и могат да започнат да се движат. Движението на вихрите създава електрическо съпротивление, което също представлява пречка за приложението на свръхпроводниците.
Магнитно изобразяване с техниката SQUID на стационарни и бързо движещи се вихри в оловен филм. Imaging of super-fast dynamics and flow instabilities of superconducting vortices / Nature Communications / 2017
Квантуваните магнитни вихри, задвижвани от електрическия ток, определят ключовите електромагнитни свойства на свръхпроводниците. Динамичното поведение на бавните вихри е изследвано подробно, но физиката на свръхбързите вихри при силни потоци остана досега до голяма степен неизследвани.
Авторите използват нова техника за наномащабно сканиране, наречена SQUID, която позволява магнитно изображение в безпрецедентно висока резолюция (около 50 nm - нанометра) и магнитна чувствителност. Техниката е разработена през последното десетилетие в Института Вайцман и в момента се реализира в лабораторията на Еврейския университет.
С помощта на този микроскоп изследователите наблюдават вихрите, протичащи през тънък свръхпроводящ филм при честота десетки GHz и се движат със скорости много по-бързо, отколкото по-рано е смятано за възможно, до около 72 000 км / ч. Такъв обект ще обиколи Земята за малко повече от 30 минути.
В публикуваното видео се вижда, че при ниски токове, вихрите вътре в свръхпроводника изглеждат като светли точки, докато при силни токове се ускоряват до скорост 20 километра в секунда. Това е сравнимо със скоростта, с която Земята се движи около Слънцето. Освен това, авторите са уверени, че ако свръхпроводника се охлади още повече, скоростта може да стане по-висока.
Според учените, това откритие ще позволи да се създаде свръхпроводяща електроника на бъдещето и да се намерят отговори на много въпроси в сферата на електромагнитните полета и токовете на свръхвисоките енергии
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари