Ett nytt tillstånd av materia upptäcks eller vad är mysteriet med konstiga metaller

Forskare har upptäckt under relativt lång tid att ganska komplicerade kombinationer av koppar - koppar uppvisar beteenden som skiljer sig från klassiska metaller. Och enligt resultaten från de senaste studierna har forskare upptäckt ett helt nytt tillstånd av materia i dem.

Användningen av dessa material visar breda utsikter för bildandet av högtemperatur superledare, som är så nödvändiga av modern kraftteknik och hela industrin som helhet. Låt oss se vad dessa "konstiga material" är särdrag.

De första upptäckterna av ledare med hög temperatur

Redan tillbaka 1911 upptäckten av supraledning gjordes i Holland. Det visade sig att kvicksilverens motstånd sjunker till noll vid en temperatur på endast tre Kelvin (elektricitet överförs utan förlust).

Vidare observerades denna effekt i andra material, men alltid förblev temperaturen vid vilken supraledning observerades extremt låg.

Förändringarna kom först 1986. Det var då som IBMs ingenjörer skapade den första högtemperatur superledaren - cupratlanthane och barium. För detta K. Müller och G. Bednorts fick Nobelpriset.

Supraledare med en lägsta temperatur på 77 Kelvin (men inte lägre) kallas hög temperatur. Detta är den temperatur vid vilken flytande kväve kokar.

För närvarande är den mest kända högtemperatur superledaren BSCCO (bisco sandwich), bestående av lager av vismutoxid, strontium, koppar och rent kalcium.

Tack vare dessa material skapades speciella enheter och produkter inom elektroteknik, transport och energi.

Vad är mysteriet med konstiga metaller

Trots det faktum att koppar redan är i full användning, görs hundratals meter ledningar av dem i Large Hadron Collider. Forskare har ännu inte förstår fysiken med hög temperatur konduktivitet.

BCS-teorin (uppkallad efter dess skapare D. Bardin, L. Cooper och
D. Schrieffer) beskriver perfekt superledningsförmåga över 30 Kelvin. Men bara med en ökning av temperaturen, när effekten av supraledning försvinner, börjar koppar att bete sig inte som vanliga material.

Det elektriska motståndet hos koppar minskar linjärt och inte i proportion till kvadraten för temperaturskillnaden. Detta strider mot Fermis flytande teori, som formulerades av Lev Landau 1956.

Vid extremt låga temperaturer uppvisar elektroner beteendet hos en elektrongas och den interaktion som påträffas beskrivs av kvantmekanikens ekvationer.

I det här fallet fungerar Fermis flytande teori för de allra flesta metaller, förutom de ökända kopparna. Det är därför fysiker har placerat dem i ett speciellt avsnitt av "konstiga metaller".

I sådana "undermetaller" rör sig elektroner extremt svagt och över korta avstånd. I detta fall inträffar en intensiv energiförlust.

Därför är "konstiga metaller" exakt mitt i de vanliga metallerna och isolatorerna.

Många studier har avslöjat ett stort antal "submetaller", men utan några egenskaper hos supraledning. Detta förvirrade ytterligare kopparsituationen.

Superledningsförmåga hos koppar och magnetfält

Och ett experiment utfört av en internationell vetenskaplig grupp från USA, Tyskland och Colombia visade att effekten av ett starkt magnetfält på 60-70 Tesla (detta är en enorm värdet, vid vilket superledare förlorar sina ledande egenskaper) ändrar motståndet för koppar linjärt, och inte enligt kvadratisk lag, som i fallet med "normal" metaller.

Med andra ord uppvisar koppar metallernas egenskaper, men med stor motvilja.

Nytt tillstånd av materia

Med ackumuleringen av experimentella data om koppar indikerar det att detta inte är något annat, som en helt unik form av materia, bestämd av verkligheten av kvantförtrassling i det makroskopiska världen.

Och en ingenjörsgrupp från Flatiron Institute of New York lyckades skapa en digital modell av "konstiga metaller", som bekräftade antagandet att detta inte är något annat än ett nytt tillstånd. Den så kallade mellanformen mellan vanliga ledande metaller och isolerande material.

Så det återstår att komma med ett namn för det nya tillståndet och fortsätta forskningen.

Gillade du materialet? Vi gillar, prenumererar och kommenterar. Tack för att du läste till slutet.