Несимметричный сверхпроводник

07.09.2016

Селенид висмута Bi2Se3 - удивительное вещество: этот интерметаллид - топологический изолятор: электрический ток течет у него только по поверхности, не проникая в глубь материала, а если добавить немного стронция, то он обретает способность переходить в сверхпроводящее состояние, то есть проводить ток без сопротивления.

Согласно теории Бардина - Купера - Шриффера, сверхпроводимость осуществляют куперовские пары - вступившие во взаимодействие посредством колебаний решетки электроны, ставшие как будто одной частицей. Их спины складываются, и такая частица обладает целым значением этого квантового числа, то есть подчиняется статистике Бозе - Эйнштейна, а не Ферми - Дирака, как одиночные электроны. Бозе-частицы конденсируются, именно из-за этого возникает сверхпроводимость. Магнитное же поле ее разрушает, освобождая электроны от связей между ними.

А вот в случае висмута, очевидно, происходит не совсем так. Решетка этого вещества сильно анизотропна, она состоит из слоев. Понятно, что свойства вещества вдоль и поперек слоев - разные. Но вот исследователи из Амстердамского университета с коллегами из Фонда фундаментальных исследований материи обнаружили, что есть сильная анизотропия и в направлениях, параллельных слоям: значение критического магнитного поля, разрушающего сверхпроводимость, существенно изменялось, если его ориентировать вдоль разных направлений слоя.

Иначе говоря, у этого вещества нарушена вращательная симметрия - обычно подобные нарушения обсуждает физика элементарных частиц, а не материаловедение. Теперь надо выяснить, каким образом для куперовских пар одно направление оказывается гораздо лучше, чем другие, казалось бы ничем не отличающиеся.

Интересно отметить, что еще с XIX века упоминания об удивительных свойствах соединений висмута встречаются в научных текстах, посвященных проблемам антигравитации.

<< Назад: Спортивные пенсионеры реже умирают от инфарктов 08.09.2016

>> Вперед: Биотопливо для самолетов 07.09.2016

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Чистый воздух помогает думать 13.11.2015 Низкая производительность труда может быть связана с воздухом, которым нам приходится дышать на работе. И речь не о химическом производстве, а об обычном офисе: во-первых, в помещении увеличивается концентрация углекислого газа, выдыхаемого тем, кто там находится; во-вторых, атмосферу портят разнообразные летучие вещества, которые уходят в воздух с офисной мебели, пластика и т. д. Очевидно, исправить ситуацию можно с помощью вентиляции и озеленения рабочего места. Исследователи из Гарварда, Университета штата Нью-Йорк и Сиракузского университета попробовали оценить, как зависят умственные способности человека от того, каким воздухом он дышит. В течение шести они дней наблюдали за несколькими добровольцами, которые работали архитекторами, дизайнерами, программистами, менеджерами, инженерами, и которым по работе приходилось постоянно что-то анализировать, взвешивать разные "за" и "против" и принимать решения. Однако работали они эти шесть дней в специальных условиях: кто-то в обычной обстановке с обычным уровнем СО2 и вышеупомянутых летучих органических веществ, кто-то - в офисе с растениями, понижавшими уровень загрязнителей в атмосфере, у кого-то к растениям добавлялась еще и вентиляция, а у кого-то в помещении был повышенный уровень углекислого газа, несмотря на усиленную вентиляцию. Соответственно, когнитивные способности оценивали по девяти параметрам, среди которых были стратегическое планирование, использование и анализ информации, реакция на кризисные обстоятельства. В статье в Environmental Health Perspectives авторы пишут, что вентиляция и растения примерно вдвое улучшали мыслительные способности, если сравнивать с обычной обстановкой; если же на рабочем месте были только растения, то мыслительные способности повышались на 61% (что тоже не так уж мало). По отдельным же параметрам картина оказалась следующая: реакция на кризисную ситуацию улучшалась на 131% в условиях озеленения и усиленной вентиляции, и на 97% - если только с озеленением; стратегическое мышление улучшалось, соответственно, на 288% и 183%, эффективность использования информации - на 299% и 172%. Отдельного упоминания заслуживает ситуация с углекислым газом: если его концентрацию в воздухе понижали, то семь из девяти когнитивных показателей шли вверх. Стоит подчеркнуть, что под обычными офисными условиями здесь подразумеваются действительно обычные условия: в эксперименте исследователи использовали концентрации углекислого газа и летучих веществ, характерные для среднестатистического офиса, где мало или почти нет растений и который плохо вентилируется. И тут сам собой возникает риторический вопрос: насколько же можно увеличить производительность труда, если хотя бы просто озеленить собственное рабочее место?

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026