- PVSM.RU - https://www.pvsm.ru -
Международная команда учёных под руководством Космаса Прасидеса из японского Университета Токоху представила общественности новый материал [1]с удивительной возможностью переходить в разные состояния – диэлектрик, суперпроводник, металл, магнит, и даже одно ранее неизвестное агрегатное состояние.
Науке известно уже довольно много состояний вещества. Кроме школьных твёрдого, жидкого и газообразного, есть ещё плазма, сверхтекучие жидкости и твёрдые тела [2], конденсат Бозе-Эйнштейна, кварк-глюонная плазма, глазма, сверхкритическая жидкость и ещё несколько экзотических вариантов, о которых знают только специалисты-физики. Большинство состояний практически не встречаются в естественной среде и были получены в лабораториях.
В их числе и новое состояние, в которое может переходить материал, полученный из молекул углерода-60, известных как фуллерены [3]или бакиболы. Они представляют собой выпуклые замкнутые многогранники, напоминающие футбольный мяч.
Мячики сдобрены молекулами рубидия, которые регулируют расстояния между бакиболами и влияют на свойства материала. Благодаря им вещество может, в частности, переходить в новое состояние, названное «металлом Яна-Теллера», в честь эффекта Яна-Теллера [4], который связан с взаимодействием орбитальных состояний электронов и искажений поля кристаллической решётки. Приближённо говоря, увеличение давления в материале приводит к резкому повышению его электропроводимости.
Только в данном случае регулирование давления осуществляется не физически, при помощи тисков и прессов, а химически – при помощи изменения состава вещества, которые регулируют расстояния между его молекулами, и, фактически, эмулируют изменение давления. При этом в переходном состоянии вещество становится похожим одновременно и на диэлектрик, и на проводник.
«Что удивляет нас в этом переходе между металлом и диэлектриком, это пограничное состояние, которое никогда ранее не наблюдалось,- пишет редактор Physics World [5]. – Исследователи назвали это состояние „металлом Яна-Теллера“, поскольку при исследовании вещества при помощи инфракрасной спектроскопии видно, что форма фуллеренов искажается, что обычно происходит только в диэлектриках. При этом, измерения ядерного магнитного резонанса [6]показывает, что электроны прыгают с одной молекулы на другую, что является признаком проводника».
Сверхпроводимость в материалах появляется благодаря эффекту парного взаимодействия электронов, объединяющихся в т.н. "куперовские пары [7]". Для «обычных» сверхпроводников этот эффект изучен довольно хорошо – в них происходит электрон-фононное [8] взаимодействие (взаимодействие электронов с квазичастицами – квантами колебания кристаллической решётки). В результате пары электронов начинают притягиваться друг к другу. Всё это происходит при чрезвычайно низких температурах.
В изучаемом материале сверхпроводимость возникала при температуре в 35К, и как раз в том промежуточном состоянии, которое назвали металлом Яна-Теллера. Учёным пока неизвестен механизм возникновения пар электронов в этом состоянии – ясно только, что он отличается от механизмов «обычных» сверхпроводников. Мэтью Россейнский, один из исследователей в команде, сравнил поведение этого вещества с купратами, высокотемпературными сверхпроводниками [9], которые в 1993 году открыли физики МГУ Путилин и Антипов.
Дальнейшее изучение свойств нового материала потенциально способно пролить свет на свойства сверхпроводников и в будущем может помочь, наконец, получить вожделенные материалы, обладающие сверхпроводящими свойствами при комнатных температурах.
Автор: SLY_G
Источник [10]
Сайт-источник PVSM.RU: https://www.pvsm.ru
Путь до страницы источника: https://www.pvsm.ru/fizika/90290
Ссылки в тексте:
[1] представила общественности новый материал : http://advances.sciencemag.org/content/1/3/e1500059
[2] твёрдые тела: https://ru.wikipedia.org/wiki/Сверхтекучее_твёрдое_тело
[3] фуллерены : https://ru.wikipedia.org/wiki/Фуллерен
[4] эффекта Яна-Теллера: https://ru.wikipedia.org/wiki/Эффект_Яна_—_Теллера
[5] пишет редактор Physics World: http://physicsworld.com/cws/article/news/2015/may/06/new-state-of-matter-found-in-crystal-made-from-buckyballs
[6] ядерного магнитного резонанса : https://ru.wikipedia.org/wiki/Ядерный_магнитный_резонанс
[7] куперовские пары: https://ru.wikipedia.org/wiki/Куперовская_пара
[8] фононное: https://ru.wikipedia.org/wiki/Фонон
[9] высокотемпературными сверхпроводниками: https://ru.wikipedia.org/wiki/Высокотемпературная_сверхпроводимость
[10] Источник: http://geektimes.ru/post/250176/
Нажмите здесь для печати.