Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физики нашли сверхпроводник с собственным магнетизмом
Долго считалось, что один материал не может проявлять одновременно сверхпроводящие и магнитные свойства. Недавно физики нашли такой сверхпроводник — ромбоэдрический графен.
Графит, пишущая часть карандашей, состоит из множества слоев графена — листов углерода толщиной в один атом. В графите эти листы лежат друг на друге, связь между ними слабая, графит легко расслоить, поэтому карандаш оставляет следы на бумаге. Обычно слои графена лежат друг на друге со сдвигом и повторяются через один. Но иногда встречаются небольшие участки, где графен уложен в другой конфигурации: со слоями, смещенными как ступени лестницы. В такой комбинации атомы углерода располагаются в пространстве в форме ромбов, а структуру материала называют ромбоэдрической.
Физики Массачусетского технологического института (MIT, США) обнаружили, что когда четыре или пять слоев графена сложены в этой «ромбоэдрической» конфигурации, полученная структура проявляет особые свойства. Этот «хиральный сверхпроводник» проводит электричество без сопротивления и обладает внутренней намагниченностью. Статья о работе опубликована в журнале Nature.
Эта команда физиков давно изучает свойства пятислойного ромбоэдрического графена. Совсем недавно они обнаружили, что такая конфигурация позволяет электронам разделяться на фракции, если положить под нее нитрид бора под строго определенным углом.
Ученые сосредоточились на исследовании того, как разделенные электроны ведут себя в разных условиях. Физики обнаружили, что при охлаждении до 300 милликельвин (около минус 273 градусов Цельсия) материал становится сверхпроводником — электрический ток может протекать через него без сопротивления. А при изменении внешнего магнитного поля материал переключается между двумя разными сверхпроводящими состояниями. Это показывает, что сверхпроводник обладает некоторой внутренней, собственной намагниченностью. Другие сверхпроводники на такое не способны.
Когда ученые изменили полярность магнитного поля, материал сохранял свое сверхпроводящее состояние, за исключением двух непродолжительных отрезков времени, по одному для каждой полярности. Сопротивление кратковременно возрастало, затем возвращалось к нулю, и материал снова становился сверхпроводящим.
«Если бы это был обычный сверхпроводник, он бы просто оставался при нулевом сопротивлении, пока магнитное поле не достигло бы критической точки, где сверхпроводимость бы исчезла. Вместо этого этот материал, похоже, переключается между двумя сверхпроводящими состояниями как магнит, который сначала направлен вверх, а затем может перевернуться вниз при приложении магнитного поля. Это сверхпроводник, ведущий себя как магнит, и это полная неожиданность», — говорит Зах Хаджри (Zach Hadjri), один из авторов статьи.
Команда подтвердила найденный эффект на шести опытных образцах. Ученые предполагают, что уникальная конфигурация ромбоэдрического графена — ключевое условие для проявления найденных свойств. Материал имеет очень простую структуру атомов углерода. При охлаждении до сверхнизких температур тепловые колебания сводятся к минимуму, что позволяет любым электронам, протекающим через материал, замедляться, чувствовать друг друга и взаимодействовать.
Такие квантовые взаимодействия могут привести к образованию электронных пар и сверхпроводимости. Эти взаимодействия также могут способствовать согласованному поведению электронов — они могут занимать одно из двух противоположных состояний импульса, или энергетических «долин». Когда все электроны находятся в одной долине, они «вращаются» в одном направлении.
В обычных сверхпроводниках электроны могут занимать любую долину, и любая пара электронов обычно состоит из электронов противоположных долин, которые компенсируют друг друга. В результате пара в целом имеет нулевой импульс и не вращается.
Однако в обнаруженной учеными структуре все электроны взаимодействуют так, что разделяют одну и ту же «долину» или состояние импульса. Когда электроны затем объединяются в пары, сверхпроводящая пара в целом имеет ненулевой импульс и вращение, что — вместе со многими другими парами — может создавать внутреннюю сверхпроводящую намагниченность.
«Можно представить, что два электрона в паре вращаются по часовой стрелке или против часовой стрелки, что соответствует магниту, направленному вверх или вниз. Мы считаем, что это первое наблюдение сверхпроводника, ведущего себя как магнит, благодаря орбитальному движению электронов. Это хиральный сверхпроводник, уникальный случай. Он также является кандидатом в топологические сверхпроводники, что может обеспечить устойчивые квантовые вычисления», — объяснил Тонгхан Хан (Tonghang Han), другой автор статьи.
Telegram 
Дзен 
VK Энтомологи сравнили устойчивость коммерческих и диких гибридных медоносных пчел к главному паразиту ульев — клещу варроа. Полевые и лабораторные тесты показали, что гибриды заражаются в пять раз реже, поскольку их личинки не нравятся паразитам. Пчела-гибрид выживает без регулярных химических обработок и, что важно для пчеловодов, сохраняет миролюбивый характер.
Научное сообщество подходит к созданию квантовых компьютеров с разных сторон. В этой гонке технологий даже нежелательный эффект, сопровождающий еще ненайденную частицу, может стать частью вычислительной логики.
Ученые из лаборатории искусственных квантовых систем МФТИ теоретически исследовали, как между собой взаимодействуют фотоны, испускаемые искусственным атомом. Для этого они рассчитали спектры резонансной флуоресценции. Результаты работы актуальны для квантовой оптики и способствуют развитию квантовых технологий — от точной спектроскопии до квантовых вычислений.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Ученые давно знают как с хорошим приближением прогнозировать рост поверхностей. Но экспериментально подтвердить точное соответствие реальных процессов и модели — гораздо более сложная задача, у которой, тем не менее, есть решение.
Энтомологи сравнили устойчивость коммерческих и диких гибридных медоносных пчел к главному паразиту ульев — клещу варроа. Полевые и лабораторные тесты показали, что гибриды заражаются в пять раз реже, поскольку их личинки не нравятся паразитам. Пчела-гибрид выживает без регулярных химических обработок и, что важно для пчеловодов, сохраняет миролюбивый характер.
В парках некоторых стран все чаще можно заметить странную картину: синицы и воробьи вместо пуха и веточек приносят в клювах сигаретные окурки. Орнитологи из Польши решили выяснить, зачем птицы выстилают гнезда мусором, пропитанным никотином. Оказалось, пернатые нашли способ использовать вредную человеческую привычку для защиты своего потомства. Но, как это часто бывает в природе, у медали есть обратная сторона.
Марсоход «Персеверанс» обнаружил в камнях на кромке кратера Езеро спектральные признаки минерала корунда, из которого на Земле образуются рубины и сапфиры. Такие спектры на Красной планете зарегистрировали впервые. Теперь ученые пытаются понять, при каких процессах он мог там сформироваться, ведь условия на Марсе заметно отличаются от тех, в которых корунд обычно образуется на Земле.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии