Дефектні області в надпровідниках за формою є фракталами

Фізик Еріка Карлсон, ад’юнкт-професор Університету Пердью (США), провела дослідження, яке показало, що дефектні області в надпровідниках за формою є фракталами. Їх подальший аналіз дозволить здійснити прорив в області надпровідників.

Зазвичай дослідники хочуть отримати чистий, досконалий зразок надпровідника без яких би то не було дефектів — областей, де опір все ж існує. А ось пані Карлсон вирішила ближче поглянути на властивості і структуру самих дефектів і виявила багато несподіваного.

На поверхні надпровідника дефектні зони виглядають випадково, хаотично розкиданими. У дослідженому зразку надпровідних кристалів на базі міді і кисню товщина таких дефектних ліній не перевищувала чотирьох атомів. Вивчення ліній як елементів дефектної структури в цілому показало, що мова йде не про окремі вади, а про систематичне єдиному дефект, що має форму фрактала (скажімо, звичайною сніжинки).

Еріка з колегами розглядала паралельні дефектні лінії в речовині як «кластери», які після виявлення стали складатися під фрактальні структури. Причому ця структура не збігалася зі структурою самого кристала надпровідника, хоча і пронизувала його зсередини. «Цей матеріал — кераміка, як, скажімо, тарілка на вашому обідньому столі, і йому немає ніякого діла до того, щоб проводити електрику, але за певних умов він все ж проводить енергію, причому з нульовими втратами», — зауважує пані Карлсон.

Електрони, які містяться в цих видимих на поверхні надпровідника лініях, вели себе зовсім інакше, ніж в інших точках матеріалу.

«Коли ви думаєте про фрактали, уявіть собі зім’ятий шматок паперу, — пояснює учений. — У нього більше ніж два виміри, як у плоского листа, і він входить в три вимірювання, але не може заповнити весь простір, в якому розташований, тому це не справжній твердий куля. Фрактали можуть займати тільки частина вимірювання. Крім того, вони складаються з повторюваних структур, що відтворюють їх великомасштабну структуру на всіх рівнях меншого масштабу».

Як зазначає дослідниця, встановлення фрактальної природи дефектів надпровідників означає, що це не стільки «дефекти», скільки іманентно властиві дослідженим типами провідників структури, відмова від урахування яких при побудові теорії надпровідності — серйозна помилка, що веде до того, що у нас досі немає достовірної теорії надпровідників.

Саме зосередившись на вивченні структур таких фрактальних дефектів, наукове співтовариство зможе нарешті побудувати таку теорію високотемпературних надпровідників, яка дозволить створити стійко працює і по-справжньому високотемпературний матеріал з нульовим опором.

Найближчим часом Еріка Карлсон має намір перевірити наявність дефектів фрактальної форми в інших типах надпровідників.

Підготовлено за матеріалами Університету Пердью.

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *