Priljubljene Objave

Izbira Urednika - 2019

Visokotemperaturna superprevodnost v B-dopiranem Q-ogljiku

Anonim

Raziskovalci na državni univerzi v Severni Karolini so znatno povečali temperaturo, na kateri materiali na osnovi ogljika delujejo kot superprevodniki, z uporabo novega, karbonskega materiala, dopiranega z borom.

oglas


Predhodni rekord za superprevodnost v diamantu, dopiranem z borom, je bil 11 Kelvin ali minus 439, 60 stopinj Celzija. Ugotovljeno je, da je bar-dopiran Q-ogljik superprevodni od 37K do 57K, kar je minus 356, 80 stopinj F.

"Od 11K do 57K je velik korak za konvencionalno BCS superprevodnost, " pravi Jay Narayan, profesor za materiale, znanost in inženiring v državi NC, profesor materiala John C. Fan in višji avtor dveh dokumentov, ki opisujeta delo. BCS se nanaša na Bardeen-Cooper-Schriefferjevo teorijo superprevodnosti.

Redni prevodni materiali vodijo električno energijo, a veliko energije se izgubi med prenosom. Superprevodniki lahko obdelajo veliko višje tokove na kvadratni centimeter in s prenosom skoraj ne izgubijo energije. Vendar pa imajo superprevodniki le te želene lastnosti pri nizkih temperaturah. Prepoznavanje načinov za doseganje superprevodnosti pri višjih temperaturah - brez uporabe visokega tlaka - je aktivno področje raziskav materialov.

Za izdelavo borovega Q-ogljika raziskovalci premazujejo substrat z mešanico amorfnega ogljika in borov. Mešanico je nato udaril z enim laserskim impulzi, ki traja le nekaj nanosekund. V tem impulzu se temperatura ogljika zviša na 4.000 Kelvina in nato hitro ugasne.

"Z vgradnjo borov v Q-ogljik odstranimo feromagnetne lastnosti materiala in ji damo superprevodne lastnosti, " pravi Narayan. "Doslej smo vsakič, ko smo povečali količino bora, povečala temperatura, pri kateri material ohranja svoje superprevodne lastnosti.

"Ta proces poveča gostoto državnih nosilcev blizu ravni Fermi", glede na diamant, ki ga dopušča bor, pravi Narayan.

"Materiali, ki se vnaprej napredujejo, je, da ta proces omogoča koncentracijo bora v ogljikovem materialu, ki je veliko večja, kot bi bilo možno z uporabo obstoječih ravnotežnih metod, kot je kemično nanašanje s paro", pravi Narayan. "Uporaba ravnotežnih metod lahko vključite le bor v Q-ogljik na dva atomska odstotka - dva od vsakih 100 atomov. S pomočjo laserskega neenakostnega procesa smo dosegli ravni do višine 27 atomskih odstotkov. "

Ta višja koncentracija bora je tisto, kar daje materialu svoje superprevodne lastnosti pri višji temperaturi.

"Nacionalni laboratorij Oak Ridge je potrdil naše ugotovitve o večji gostoti držav, ki uporabljajo spektroskopijo izgub energije energije", pravi Narayan.

"Načrtujemo optimizacijo materiala za povečanje temperature, pri kateri je superprevodnost, " pravi Narayan. "Ta preboj v visokotemperaturni superprevodnosti Q-ogljika je znanstveno vznemirljiv s potjo do sobne temperaturne superprevodnosti v novih močno vezanih materialih svetlobe. Superprevodnost v Q-ogljiku ima poseben pomen za praktične aplikacije, saj je prozoren, super, trdna, biokompatibilna, odporna proti eroziji in koroziji. Nič takega ne obstaja danes.

"Heliumski hladilni sistemi, ki so že zaprti, so namenjeni uporabi s superprevodniki, ki lahko dosežejo temperaturo tako nizko kot 10K, " pravi Narayan. "B-dopirani Q-ogljik lahko ob ročnem kvadratnem centimetru pri 21K obdrži kar 43 milijonov amperov v prisotnosti dveh magnetnih polj Tesla. Ker smo dokazali superprevodnost pri 57K, to pomeni, da je dopirani Q-ogljik že izvedljiv za aplikacije . "

oglas



Story Source:

Materiali, ki jih ponuja državna univerza North Carolina . Opomba: Vsebino lahko uredite za slog in dolžino.


Referenčni opis revije :

  1. Anagh Bhaumik, Ritesh Sachan, Jagdish Narayan. Nov visokotemperaturni ogljikovodni superprevodnik: B-dopiran Q-ogljik . Časopis za uporabno fiziko, 2017; 122 (4): 045301 DOI: 10.1063 / 1.4994787