Zephyrnet Logosu

Süperiletkenlerin hassas ölçümü için yeni araç

Tarih:

Şubat 28, 2024

(Nanowerk Haberleri) Hidrojen (çoğumuz gibi) basınç altında garip davranır. Teori, atmosferimizin bir milyon katından daha fazla ağırlık altında ezildiğinde, bu hafif, bol miktarda bulunan, normalde gaz halindeki elementin önce bir metale ve daha da tuhafı, elektriği dirençsiz olarak ileten bir süper iletkene dönüştüğünü öngörüyor. Bilim insanları, hidritler adı verilen süper iletken, hidrojen açısından zengin bileşikleri, havada uçan trenlerden parçacık dedektörlerine kadar pratik uygulamalar için anlamaya ve nihayetinde kullanmaya istekliydi. Ancak bunların ve diğer malzemelerin muazzam, sürekli baskılar altındaki davranışlarını incelemek pratik olmaktan çok uzaktır ve bu davranışları doğru bir şekilde ölçmek bir kabus ile imkansız arasında bir yerde değişir. Hesap makinesinin aritmetik için yaptığı ve ChatGPT'nin beş paragraflık makaleler yazmak için yaptığı gibi, Harvard araştırmacıları da hidrit süperiletkenlerin yüksek basınçtaki davranışlarının nasıl ölçüleceği ve görüntüleneceği konusundaki zorlu problem için temel bir araca sahip olduklarını düşünüyorlar. Yayınlanma yeri Tabiat (“Kuantum sensörleri kullanılarak hidrit süperiletkenlerdeki Meissner etkisinin görüntülenmesi”), kuantum sensörlerini standart bir basınç oluşturucu cihaza yaratıcı bir şekilde entegre ederek basınçlı malzemenin elektriksel ve manyetik özelliklerinin doğrudan okunmasını mümkün kıldığını bildirdiler. Elmas örs hücresi Yüksek basınçlı bir süperiletken tarafından manyetik alanların dışarı atılmasını tespit edebilen elmas örs hücresindeki nitrojen boşluğu merkezlerini gösteren bir sanatçının çizimi. (Resim: Ella Marushchenko) Yenilik, Fizik Profesörü Norman Yao '09, Ph.D. '14 ve Boston Üniversitesi profesörü ve eski Harvard doktora sonrası araştırmacısı Christopher Laumann '03, birkaç yıl önce birlikte teorisyen geçmişlerinden yüksek basınç ölçümünün pratik değerlendirmelerine geçtiler. Aşırı basınç altında hidritleri incelemenin standart yolu, elmas örs hücresi adı verilen ve iki parlak kesim elmas arayüzü arasına az miktarda malzeme sıkıştıran bir alet kullanmaktır. Bir numunenin süperiletken hale gelecek kadar ezildiğini tespit etmek için fizikçiler genellikle ikili bir imza ararlar: elektrik direncinin sıfıra düşmesi ve yakındaki herhangi bir manyetik alanın itilmesi. Meissner Etkisi (Bu nedenle sıvı nitrojenle soğutulan seramik bir süperiletken bir mıknatısın üzerinde asılı kalacaktır). Sorun bu detayları yakalamakta yatıyor. Gerekli basıncı uygulamak için numunenin, ezilmeyi eşit şekilde dağıtan bir conta ile yerinde tutulması ve ardından bir hazneye kapatılması gerekir. Bu, içeride neler olup bittiğini "görmeyi" zorlaştırıyor, bu nedenle fizikçiler, farklı etkileri ayrı ayrı ölçmek için birden fazla örnek içeren geçici çözümler kullanmak zorunda kaldı. Yao, "Süper iletken hidritlerin alanı biraz tartışmalıydı, bunun nedeni kısmen yüksek basınçtaki ölçüm tekniklerinin çok sınırlı olmasıydı" dedi. "Sorun şu ki içeriye öylece bir sensör ya da sonda yapıştıramazsınız çünkü her şey kapalı ve çok yüksek basınç altında. Bu da odanın içinden yerel bilgilere erişimi son derece zorlaştırıyor. Sonuç olarak hiç kimse tek bir örnekte süperiletkenliğin çift imzasını gerçekten gözlemleyemedi.” Sorunu çözmek için araştırmacılar akıllıca bir iyileştirme tasarladı ve test etti: Elmasın atomik kristal kafesinde doğal olarak oluşan kusurlardan oluşan ince bir sensör katmanını doğrudan elmas örsünün yüzeyine entegre ettiler. Nitrojen boşluk merkezleri adı verilen bu etkili kuantum sensörlerini, numune basınç altındayken ve süper iletken bölgeye geçerken odanın içindeki bölgeleri görüntülemek için kullandılar. Konseptlerini kanıtlamak için, yaklaşık bir milyon atmosfer basınçta süper iletken haline geldiği bilinen bir malzeme olan veya fizikçilerin megabar rejimi dediği seryum hidrit ile çalıştılar. Yeni araç, yalnızca yeni süper iletken hidritlerin keşfedilmesini sağlayarak değil, aynı zamanda devam eden çalışmalar için mevcut malzemelerde imrenilen özelliklere daha kolay erişim sağlayarak alana yardımcı olabilir.

spot_img

En Son İstihbarat

spot_img