Размер примесей влияет на работу сверхпроводящих материалов

Исследователи Государственного университета Северной Каролины упорно пытаются найти взаимосвязь между примесями и сверхпроводящими материалами, обращая особое внимание на то, как размер этих примесей может повлиять на сверхпроводящий материал или даже принести ему пользу.

Сверхпроводящий материал - это материал, который способен поддерживать электричество, не теряя энергию из-за утечек. Эти материалы широко используются в медицинской промышленности с помощью технологии МРТ и должны сыграть огромную роль в материализации энергетических технологий.

Висмут-стронций-кальций-оксид меди (Bi2212) - это сверхпроводящий материал, который считается единственным в своем роде, способным сворачиваться при очень высоких температурах. Поэтому ожидается, что он будет использоваться во всем, что относится к области физики высоких энергий. К ним относятся трансформаторы, линии электропередач, двигатели и т.д.

Он также будет полезен в областях, где требуются огромные магнитные поля. К ним относятся магнитные приложения, которые попадают в эту категорию, например, технология магнитно-резонансной томографии и электромагниты.

Для использования Bi2212 в любой из этих областей материал нагревают до температуры около 900 градусов Цельсия, после чего его превращают в многофиламентный провод, содержащий от 500 до 1000 нитей Bi2212, заключенных в серебро. Однако этот процесс приводит к образованию примесей, которые в основном состоят из пористых частиц и Bi2201 в материале.

Доктор Джастин Шварц, автор статьи и профессор Kobe Steel, заведующий кафедрой материаловедения и инженерии NC state, говорит, что, хотя пористые частицы - это проблема, примеси имеют наибольшее значение.

Именно эти примеси могут положительно или отрицательно повлиять на характеристики Bi2212. Например, исследования показали, что крупные примеси препятствуют сверхпроводимости, выступая в роли препятствий для тока. Исследователи упорно работают над созданием лучшего метода обработки для оптимизации сверхпроводимости.

Один из найденных ими способов улучшить характеристики Bi2212 как сверхпроводника - это наноразмерные примеси, ширина которых варьируется от 1,2 до 2,5. Эти наноразмерные примеси или дефекты служат точкой опоры для фиксации магнитного потока в нужном положении. Эта точка опоры стабилизирует магнитные вихри, чтобы они не смещались, вызывая удельное сопротивление и препятствуя сверхпроводимости в присутствии магнитного поля.

Поскольку люди хотят использовать Bi2212 для создания высоких магнитных полей с помощью электрического тока, фиксация магнитного потока - не вариант, а необходимость, чтобы этот материал мог функционировать в условиях магнитного поля.