211service.com
Leģētam grafānam vajadzētu būt supravadītājam pie 90K
Ir problēma ar augstas temperatūras supravadītājiem. Tagad ir pagājušas vairāk nekā divas desmitgades kopš atklājuma, ka daži vara oksīdi var vadīt supravadītāju temperatūrā virs 30 K.
Šie gadi ir bijuši piepildīti ar solījumu, hiperbolu un drudžainiem pētījumiem. Fiziķi zina, ka vara oksīdi supravada pilnīgi savādāk nekā parastie BCS supravadītāji (pēc Bārdīna, Kūpera un Šrīfera, kuri izstrādāja teoriju aiz tiem). Un tomēr neviens nav vienisprātis par to, kas tieši ir jaunais mehānisms. Neviens arī nav radījis supravadītāju, kas darbotos izmantojamā temperatūrā, kas ir augstāka par šķidrā slāpekļa temperatūru.
Pat uztraukums pagājušajā gadā saistībā ar atklājumu, ka magnija diborīds augstās temperatūrās vada supravadītājus, iespējams, vecmodīgā BCS veidā, drīz vien izraisīja sliktu pašsajūtu, jo fiziķi atklāja, ka viņi nespēj balstīties uz izrāvienu, lai izveidotu labākus supravadītājus. Ir vilinoši domāt, ka supravadītāji nekad nepārvarēs šķidrā slāpekļa barjeru.
Taču šodien cerība ir atjaunota, pateicoties aizraujošam aprēķinu kopumam, ko veica Džanluka Savini Kembridžas Universitātē Apvienotajā Karalistē un pāris draugi. Viņi aprēķina p-leģēta grafāna īpašības, pamatojoties uz pirmajiem principiem, un saka, ka tam vajadzētu būt supravadītājam pie mierīga 90K vai vairāk, labi ievērojot šķidrā slāpekļa dzesēšanas diapazonu.
Turklāt p-leģētam grafānam ir jāvada tāpat kā vecmodīgiem BCS supravadītājiem. Tas ir ziņkārīgi, jo visi uzskata, ka BCS supravadītspēja nevar darboties augstā temperatūrā.
Iemesls ir supravadošo elektronu un apkārtējā materiāla mijiedarbības enerģija. Tiek uzskatīts, ka parastajos BCS supravadītājos tas ir tikai daži desmiti meV. Tomēr vara oksīdos šīs mijiedarbības enerģija ir daži simti meV. Tieši šī atšķirība liek fiziķiem domāt, ka BCS supravadītāji nekad nedarbosies vara oksīdu temperatūrā.
Un tomēr atklājums, ka magnija diborīds ir supravadītājs, apšauba to, ka domāšanas un šo mijiedarbības enerģija MgB2 ir daudz lielāka. Šķiet, ka trīs faktori apvienojas, lai tas būtu iespējams, saka Savini un citi. Pirmkārt, tā ir MgB2 fononu raksturīgā enerģija, kas rodas saites stiepšanās dēļ, un tai ir svarīga loma supravadītāju palīdzības sniegšanā struktūrai. Otrkārt, stāvokļu elektronu blīvums materiālā, un visbeidzot tie norāda uz līdzsvaru starp pievilcīgo elektronu-fonona savienojumu un atgrūdošo elektronu-elektronu mijiedarbību MgB2.
Vai varētu atrast materiālus, kuros ar šiem daudzumiem varētu manipulēt tālāk? Tu betcha. Savini un kolēģi pamanīja, ka p-leģētam dimantam ir divas no šīm īpašībām, bet supravadītspēja ir tikai 4K.
Tomēr viņi aprēķina, ka p-leģēts grafāns precīzi atbilst rēķinam un tam vajadzētu būt supravadītājam vecmodīgā BCS veidā pie 90K. Turklāt viņi saka, ka ir mājieni, ka p-leģētiem dimanta nanovadiem varētu būt līdzīgas īpašības.
Dažādas grupas jau spēlējas ar leģētiem dimanta nanovadiem.
Visa tā sekas ir pārsteidzošas. Pirmkārt, ir iespēja izveidot noderīgas supravadošās ierīces, kuras atdzesē tikai ar šķidro slāpekli. Beidzot!
Bet ir vēl viena, eksotiskāka nozīme: izveidojot tranzistoriem līdzīgus vārtus no dažādos veidos leģēta grafāna, vajadzētu būt iespējai izveidot ierīces, kurās var ieslēgt un izslēgt supravadītspēju. Tas padarīs iespējamu pilnīgi jaunu slēdžu klasi.
Tomēr pirms visa tā kādam ir jāizgatavo p-leģēts grafāns. Tas būs grūti. Pats Graphane pirmo reizi tapa tikai pagājušajā gadā Mančestras Universitātē. Jābūt izklaidējošiem sekot līdzi sacīkstēm, lai izveidotu un pārbaudītu p-dopētu versiju.
Atsauce: arxiv.org/abs/1002.0653 : Leģēts grafāns: Augstas Tc elektronu-fonona supravadītāja prototips