Odhalení tajemství supravodičů: Nový rozsah týmu se blíží

Calling All Cars: Lt. Crowley Murder / The Murder Quartet / Catching the Loose Kid (Smět 2019).

Anonim

Ames Laboratoř amerického ministerstva energetiky úspěšně prokázalo, že nový typ optického magnetometru, NV magnetoskop, dokáže mapovat jedinečnou vlastnost supravodivých materiálů, která spolu s nulovým odporem definuje samotnou supravodivost.

Tato jedinečná vlastnost je Meissnerův efekt, kterým je vyloučení magnetického pole během přechodu materiálu na supravodivý stav.

"Meissnerův efekt je charakteristickým podpisem skutečného supravodiče, který ho odděluje od hypotetického dokonalého kovu s nulovým odporem, " řekl Ruslan Prozorov, fyzik Ames Laboratory, který je odborníkem na supravodivost a magnetismus při nízkých teplotách. "To je dobré v učebnicích av zásadě, ale v reálných supravodivých materiálech je Meissnerův efekt poměrně komplikovaný. Robustní skenování magnetického pole supravodivým vzorkem a expedicí Meissner při chlazení v magnetickém poli může být zmateno. slabé a křehké a obtížné sledovat. "

Dosud byli fyzici schopni pozorovat Meissnerův efekt, ale nebyli schopni vizualizovat jeho prostorové rozložení v materiálu a jak by se to mohlo lišit mezi různými supravodivými sloučeninami. Nyní je možné mapovat jedinečné a rozlišující znaky Meissnerova efektu pomocí velmi citlivého magnetoskopu, který využívá kvantového stavu určitého druhu atomové defekty nazývané centra prázdného dusíku v diamantu.

Zatímco věda za použití center NV jako senzorů je známa, vědci z Ames Laboratory chtěli vědět, jestli by technologie mohla být využívána pro snímání magnetických polí s nebývalou citlivostí a dobrým prostorovým rozlišením a aplikovala je na studium různých magnetických a supravodivých materiálů.

"Tato technika, která je minimálně invazivní a velmi citlivá, je implementována v optickém zařízení, které úspěšně pracuje, zatímco vzorky jsou při nízkých teplotách (4 stupně nad absolutní nulou), což je nezbytné pro průzkum kvantových materiálů. "řekl Prozorov.

Členem skupiny Prozorov, vědeckou pracovnicí Ames Laboratory Naufer Nusran, vedla vývoj tohoto jedinečného uspořádání a současná práce používala diamantový film s NV-centry implantovanými přímo pod povrchem pro měření větších změn magnetických polí. Jedná se o první publikovaný vědecký papír, který měří prostorové rozložení Meissnerova efektu pomocí magnetoskopu NV, což dokazuje, že technika pracuje a je připravena k nasazení pro studium ještě složitějších problémů.

Společnost Nusran rovněž spolupracovala s Centrem pro nanoskopické materiály, zařízení uživatelského úřadu DOE v laboratoři Argonne National Laboratory, které navrhlo a vyrobilo pilíře diamantu nanometrů, každý s jediným NV centrem, pro výstavbu magnetoskopu, který trvá tři roky. Nasazení těchto snímačů, které se nyní nacházejí v zařízení pro citlivou instrumentaci citlivých přístrojů (SIF) společnosti Ames Laboratory, je dalším krokem ve výzkumu skupiny Prozorov v nové laboratoři.

To už vedlo k velkým překvapením.

Supravodiče na bázi železa, které jsou považovány za nejsilnější, nevykazují prakticky žádný z těchto "charakteristických" Meissnerových efektů.

"Toto je velká hádanka a nemáme žádné vysvětlení, " řekl Prozorov. "Bude to zajímavá nová cesta ve výzkumu, abychom pochopili, proč se to stane."

Výzkum je dále popsán v publikaci "Prostorově vyřešená studie Meissnerova efektu v supravodičů pomocí NV-centra v diamantové optické magnetometrii", autorem NM Nusran, KR Joshi, K Cho, MA Tanatar, WR Meier, SL Bud'ko, PC Canfield, Y. Liu, TA Lograsso a R. Prozorov; a publikoval v New Journal of Physics.

menu
menu