Popping Super-froid supraconducteurs "Bubbles"

Supraconducteurs à haute température (HTS), capables de stocker et de transmettre de l'électricité avec une efficacité parfaite, sont un bloc théorique d'achoppement. Le mécanisme sous-jacent comportement HTS est un mystère, et le sujet de discorde important et enquête auprès des scientifiques. Ce casse-tête, contrairement à titre de décision inconnues telles que l'énergie noire (certes impressionnant et vaut perdre le sommeil), pourrait révolutionner notre infrastructure énergétique. Mais avant de matériaux HTS peut inonder le marché de l'électricité, ils ont besoin de travailler leur magie proche de la température ambiante (haute température est un peu trompeur, car ceux-ci doivent encore être refroidis à des centaines de degrés Fahrenheit en dessous de zéro). L'ingénierie de la prochaine génération de matériaux HTS signifie manipuler à sa plus fondamental.
Et chemin vers le bas au niveau fondamental, HTS devient bizarre. Des physiciens de Brookhaven Lab juste sondé les fluctuations HTS , et ils ont obtenu des résultats inattendus.
L'eau, de façon moins exotique et beaucoup mieux compris, peut aider à décoder les résultats. Sur son chemin à ébullition joyeux, l'eau développe bulles isolats de gaz - ceux-ci apparaissent soudainement sur le fond d'un pot et ensuite flotter dans le liquide. Il s'agit d'une zone de l'entre-deux, l'espace de transition entre deux phases très différentes de la matière. L'eau ne transforme pas instantanément en vapeur, au lieu présentant des fluctuations à travers un seuil de large.
Comme il s'avère, comme l'oxyde de cuivre isolateurs refroidir, ils présentent même fugaces des «bulles» de la supraconductivité. L'intérieur de cette zone de transition supraconducteur-isolant, îles intermittents voltigent dans et hors de l'existence. Et ce n'est même pas la partie la plus étrange. Refroidi encore plus proche du zéro absolu, ces fluctuations supraconductrices disparaître complètement - et c'est ce que les physiciens vraiment surpris.
Cette trempe inattendu de la supraconductivité trouve un analogue utile, encore une fois, dans l'eau. Imaginez que le flux d'électricité entre les électrodes ressemble le mouvement de descente une rivière tumultueuse. Produits sur-mesure conducteurs agir comme un canal destiné à transporter le courant électrique de manière aussi efficace que possible, tout comme un canal en douceur conçu transporte de l'eau.
Si le canal est mal construit, trouée soudaine et irrégulière, le niveau d'eau influe directement sur la qualité de l'écoulement. Un grand volume d'eau courra le long permanence, même si parfois donné à la turbulence de s'écraser en eau vive. Si, toutefois, le niveau d'eau tombe en dessous d'un seuil critique, le courant sera plongée dans ces fosses, ce qui ralentit à un filet ou d'arrêter complètement.

Physicien Ivan Bozovic avec son custom-built atomique couche par couche épitaxie par jets moléculaires (MBE ALL-) système, qui pousse les matériaux atomique précises.

Dans ces expériences HTS, les scientifiques ont mesuré le flux d'électricité à discerner la structure de la coutume construits d'oxyde de cuivre "canaux". Le volume d'eau correspond à la densité d'électrons dans le système, qui a été affinée avec cet appareil géant vu vers la droite. Alors que atomiquement lisse, les matériaux contenus délibérément construites en défauts - atomes de strontium répartis de façon aléatoire. Une fois que super-froid, ces imperfections ont agi comme des fosses qui piégées électrons fluides, les rend immobiles.
"Les pièges sont là tout le temps, mais les électrons ne deviennent coincés à très basse température", a déclaré le physicien de Brookhaven Ivan Bozovic. "Ce comportement, appelé localisation des électrons, rend le matériau isolant. Avec un peu de chauffage, cependant, les électrons gagner suffisamment d'énergie cinétique pour sauter des trous et maintenir une conductivité métallique -. Et, dans le cas présent, la supraconductivité "
Il ya (au moins) une autre couche de bizarre à ajouter à ces pièges glaciales. Les chercheurs ont découvert que non seulement les fluctuations disparaissent au-delà de ce seuil super-froid, mais que les changements de modèle de piégeage avec chaque test. Résistivité dépend pas seulement de la température, mais aussi sur la mémoire de la matière - comment et où les électrons ont déjà été pris au piège. Ce phénomène, appelé hystérésis, indique clairement que le mécanisme sous-jacent à la transition supraconducteur-isolant est liée à la localisation d'électrons.
L'étude a dévoilé de nouvelles caractéristiques de supraconductivité à haute température, et il offre une nouvelle étape dans la quête constante de comprendre et maîtriser le phénomène. Connaître toute l'histoire dans le communiqué de presse officiel , et pénètrent profondément dans la pleine électron-dopage chimie dans l'article scientifique .