برای اطلاع از آخرین مقالات علمی و اخبار کرونا(COVID-19) کلیک کنید

مشخصات مقاله

عنوان: 

دو دهه ابررسانايي دماي بالا

نوع ارائه: مقاله
نویسنده: اخوان محمد*
 
 *آزمايشگاه تحقيقاتي مغناطيس (MRL)، دانشكده فيزيك، دانشگاه صنعتي شريف، تهران
 
عنوان همایش: كنفرانس ماده چگال انجمن فيزيك ايران
نوع همایش:  انجمن هاي علمي
حامی:  انجمن فيزيك ايران
زمان:  1385دوره 8
 
 
چکیده: 

دو دهه از كشف ابررسانايي دماي بالا در تركيب La-Ba-Cu-O توسط بدنورز و مولر در آزمايشگاه IBM زوريخ مي گذرد. در اين مدت فيزيك ماده چگال، شيمي مواد و علم مواد تجديد بنا شده اند. دماي گذار از 23k به 165k) 138k با اعمال فشار) رسيده است و هيچ سقفي براي دماي گذار قابل پيش بيني نيست. تصور وجود ابررسانايي در دماي اتاق به راستي بسيار هيجان انگيز است. در اين صورت، انقلابي كه در جهان صنعت و فناوري رخ خواهد داد بسيار عظيم تر از انقلابي است كه به دليل كشف ترانزيستور در طول نيم قرن گذشته رخ داده است.
كشف ابررسانايي دماي بالا در سال 1365 با پيش زمينه اي از كشفيات ديگر امكان پذير شد، مانند گروه A-15 در سال 1333 و فاز شورل در سال.1350 اين مواد بالاترين دماي گذار و ميدان بحراني، طول همدوسي بسيار كوچك، همزيستي ابررسانايي و پادفرو مغناطيس، ساختار پرووسكايتي، زنجيره هاي تك بعدي و ناپايداري ساختاري را به همراه دارند. مضافا، دانشمندان روسي در اوايل دهه 1350 موادي با تركيب لنتوم و اكسيد مس همانند تركيب زوريخ را ساختند، ولي به دليل در اختيار نداشتن هليوم مايع هيچگاه به مرحله آزمايش در دماي پايي نرسيدند ويا دانشمندان فرانسوي در 1364يك حالت فلزي را در تركيب La-Ba-Cu-O گزارش دادند ولي هيچگاه در جستجوي ابررسانايي، دما را پايين نبردند. اين تركيب نقطه عطف كشف ابررسانايي دماي بالا در سال بعد شد.
تا كنون صدها تركيب ابررساناهاي دماي بالا مسي شامل هشت خانواده اصلي ساخته و مشخصه يابي شده اند. به دليل اين تحقيقات مسايل جديدي در فيزيك سرفصل جدي در فهم بهتر از طبيعت شده است مانند گاف القايي، شبه گاف، گذار فلز - عايق، تقارن - d موجي، سازوكارهاي متفاوت در جفت شدگي و همدوسي فاز، نوار پادفرومغناطيس، پارامترهاي نظم متفاوت داخلي و چگالش بور - اينشتين، دماهاي متفاوت براي جفت شدگي و همدوسي فاز، مدولاسيون ديناميكي بار (حفره) و اسپين، جداشدگي بار و اسپين، جنبه هاي بعدپذيري، پيوندگاه هاي ذاتي جوزفسون، و نقطه بحراني كوانتومي، اگرچه اكنون جنبه هاي بسياري از فيزيك و شيمي اين ابررساناهاي مسي با همبستگي قوي به خوبي فهميده شده اند، سازوكار جفت شدگي الكترونها همچنان مبهم است.
اكنون مشخص شده است كه موضوع ابررسانايي را مي توان به دو شاخه ابررسانايي متعارف نوع
BCS و غيرمتعارف نوع جديد شامل ابررساناهاي دماي بالا، فرميون سنگين، گروه A-15،يك بعدي آلي و فاز شورل تقسيم كرد. در عين حال، ابررساناهاي دماي بالا پرووسكايتييك شاخه از گروه وسيعتري از اكسيدهاي لايه اي به همراه روتنوكويراتها و منگنايتها / نيكلايتها با ساختارهاي لايه اي مشابه به ترتيب ابررسانا - عايق - ابررسانا، فرومغناطيس - عايق - ابررسانا - عايق - فرومغناطيس، و فرومغناطيس - عايق - فرومغناطيس است.
سابقه ابررسانايي در اكسيدها به كشف
SrTiO3 در سال 1343 برمي گردد. سه گروه ابررساناهاي اكسيدي وجود دارد: SrTiO3 و LiTi2O4 با دماي گذار 0.2k تا 13k بيسموتي ها BaBi(Pb/k)O3، با دماي گذار 13k تا 32k و كوپراتهاي لايه اي با دماي گذار 32k تا 138k. آيا گروه چهارمي نيز وجود دارد كه دماي گذار آن از 138k شروع شد تا شايد به دماي اتاقيا بالاتر برسد؟ نمي توان پيش بيني كرد كه دنيا بايد منتظر چه مسايل غيرمنتظره اي باشد. غيرقابل پيش بيني بودن زيبايي علم است!
در طول سيزده سالي كه از بازپس گرفتن و بازسازي آزمايشگاه تحقيقاتي مغناطيس مي گذرد، كار ما عمدتا بر روي مسايل بنيادي و ناهنجاري هاي ابررساناهاي دماي بالاي مسي به صورت تجربي و محاسباتي متمركز بوده است مانند ابررسانا نشدن سيستم 123 با پايه Pr، Ce و يا Tb، نقش الكترون - فونون در جفت شدگي كوپر و همچنين دليل بهينه بودن جايگزيني جزيي Ce به جاي Gd در روتنوكويراتها، و جايگزيني هاي متفاوت در در منگنايت ها. اين تحقيقات نتايج مطلوبي را در رابطه بين ابررسانايي و مغناطيس و اثر ميدان مغناطيسي بر سازوكار هدايت حاملين و در نتيجه كاربردهاي فراوان آنها در صنعت و فناوري در بر داشته است. شايد قابل ذكر باشد كه اين موفقيتها تحت سخت ترين شرايطي كه با توجه به قطع بودجه تحقيقاتي آزمايشگاه در طول هفت سال گذشته بر ما تحميل شده به وقوع پيوسته است.

 
کلید واژه: 
 
مقالات نشریه ای مرتبط: 
 
مقالات همایشی مرتبط: 
 
 
بازدید یکساله 194  
 
آخرین های بلاگ
ورود به بلاگ مرکز اطلاعات علمی