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斯坦福研究人员了解有关超导体的承诺与钛酸锶的承诺

2018年5月07日经过唐纳德克拉姆克

斯坦福的研究人员最近发现钛酸锶,非金属具有超导性。

斯坦福的研究人员最近发现钛酸锶,非金属具有超导性。

超导者的承诺再次重新预订时间和时间。利用电子设计 - 超出MRI机器和超级煤机的超导体的能力 - 将为电力效率开辟一个新的可能性。

过去,超导体研究已经采取了迈向理论期的步骤,其中超导体在环境温度下使用。在2015年,例如,硫化氢使得拥有新闻迄今为止最高温度的超导性在203岁的海尔文(-94.27°华氏藻类)。现在,斯坦福研究人员正在研究另一个独特的超导体,钛酸锶。

让我们来看看超导者以及它们如何运作,所以我们可以更好地了解了对超导能力的新研究可以揭示。

什么是超导体?

超导体是提供对电子流动阻力的材料,允许100%的电能转移效率。

这一概念在1911年首次发现,当荷兰物理学中Heike Onnes在液氦中的过冷汞时,大大降低了其抵抗力。他在1913年赢得了诺贝尔物理奖,为他调查了他所谓的超级冷却金属的“超导状态”。

只有一些元素具有超导特性(如下所示),即使这样,它们也必须被放入极低的能量状态以实现任何形式的超导性。

图片礼貌supercondentors.org.

有类型的超导体,I型和II型。I型超导体是纯金属,其在弱磁场下表现出超导性,但在强磁场下分解。II型超导体通常是复杂的陶瓷(如YBA23.O.7.)并且可以更好地在强磁场中保持其超导性。

BCS理论

管理广泛使用的超导体的标准理论被称为BCS理论,缩短了Bardeen-Cooper-Schrieffer理论。该理论是由757年由物理学家John Bardeen,Leon Cooper和John Schrieffer发达的,并于1972年获得了诺贝尔物理奖的团队。(您也可能认识到BARDEEN作为其他三项物理学家赢得1956年诺贝尔奖的一部分在晶体管的本发明的物理学中。)

单一电子是蜕皮,遵守Pauli排除原理,带有Coloumb排斥,导致它们分开。BCS理论将超导性描述为电子进入Cooper对的基础,以克服Columb排斥并开始表现得像玻色子。通过材料的原子晶格扭曲的自然振动导致载体电子找到另一个载体。虽然科学家的理论很好,但它们仍然不确定将这些电子对在一起。

斯坦福大学钛酸锶研究

斯坦福和能源部的科学家,在斯拉克国家加速器实验室进行研究倾向于钛酸锶的行为,锶和钛的氧化物(srtio3.)。对于作为具有超导能力的第一半导体(和第一氧化物),该奇数材料已经值得注意。现在研究人员发现了更奇怪的行为。

钛酸锶与其他常规金属超导体相似。斯坦福材料和能源科学研究所(SIMES)的博士后研究员Adrian Swartz表示,它具有“我们了解的任何超导体的最低密度的可用电子。”这与超级导电金属通常行为的行为不同,但没有人能够解释为什么还有。Swartz说,虽然钛酸锶是完全不同的,但实际上有很多材料科学家称之为无法解释的超导体,这是斯瓦茨所说的。

可用超导体的障碍

虽然超导体已经存在了一段时间,但它们并不完全适用于电子产品。雷竞技最新app目前,功能超导体需要在几十度绝对零中。

虽然在电子设备中使用超导材料存在许多优点,但工程师今天仍然存在许多挫折。雷竞技最新app例如,只能在极低的温度下充当超导体可以显然影响其他电路并导致它失败,如果它没有适当的评级。假设,材料可以能够在室温下用作超导体,但它们可能非常脆弱并且难以塑造。而且,能够通过材料的电流量在失去其超导性之前受到限制。

随着时间的推移,研究人员将深入研究这些限制,并希望找到允许超导体变得更加多样化的解决方案。

超导者的承诺

那么,无论如何,工程师可以与超导者一起做什么?

如果科学家可以更好地把握金属的超导行为的内在工作,可以在各种领域进行巨大的进展。电网,电信和医疗诊断都可能从超导体进步中受益匪浅。

将电网或电力系统重组到超导电力系统将理论上占用更少的空间,并且可以埋在地下,以前从未见过的东西。

在Gigahertz频率下运行的电信系统,其部分几乎不可能在不使用基于半导体的电路的情况下操作。将这些类型的电路纳入变送器和接收器将改变我们彼此通信的方式。

另一方面,在医学领域,MRI机器依赖于超导磁铁每天观察患者。随着超导材料的了解增加,可以改善这些机器并且可能变得更加昂贵。

鉴于超导体在量子力学的领域运行,它们与量子计算也不相关。英特尔等公司的最新创新导致超导芯片