Ultradünne supraleitenden Drähte widersteht stärkere Magnetfelder als größere Drähte aus dem gleichen Material, Forscher jetzt berichten. Diese Feststellung kann sinnvoll sein, für Technologien, beschäftigen supraleitenden Magneten, wie z. B. magnetische Resonanz-Bildgebung.
Wie in der 14. Januar Ausgabe der Zeitschrift Physical Review Letters, Forscher an der Universität von Illinois in Urbana-Champaign haben hochwertige supraleitenden Drähte mit molekularen Dimensionen, und messen ihr Verhalten in Magnetfelder von verschiedenen Stärken. Die Beobachtungen Ergebnisse haben bestätigt, dass Theorien entwickelt für Bulk - Supraleiter auch für die molekularen Maßstab Supraleiter.
"Unsere experimentellen Ergebnisse zeigen eine ausgezeichnete Einvernehmen mit der Theorie der Paar-Bruch Störungen, auch bei hohen magnetischen Felder ", sagte Alexey Bezryadin, ein Professor für Physik an der Illinois." Die Theorie berücksichtigt sowohl Spin und orbitale Beiträge. "
Zur Untersuchung dieses Phänomens, die Forscher begonnen, indem Sie eine Single-Wand Kohlenstoff Nanoröhrchen in einem schmalen Graben (etwa 100 Nanometer breit) tief in die Oberfläche eines Silizium-Wafer. Die Nanoröhrchen wurde dann beschichtet mit einem dünnen Film von supraleitenden Material (Molybdän-Germanium), gekühlt unter seine kritische Temperatur, und seine Eigenschaften, gemessen in der Anwesenheit eines Magnetfeld.
"Normalerweise, wenn Sie ein Magnetfeld zu einem Supraleiter, der Bereich unterdrückt oder sogar zerstört die Supraleitung", Bezryadin sagte. "Das Magnetfeld zieht neben den zwei Elektronen, die Cooper-Paare und auch dreht ihre Spins. Da die Supraleiter wird kleiner, jedoch, die zerstörerischen Auswirkungen des Magnetfeldes werden schwächer. "
Das Magnetfeld zeigten eine bemerkenswert schwache Auswirkungen auf die Nanodrähte, die Forscher berichten. Sowohl die Orbital-und Spin der Paar bahnbrechende Auswirkungen wurden stark unterdrückt in der Nanodrähte heran. Die Orbital-Effekt war schwach wegen der geringen Abmessungen der Draht (ca. 10 Nanometer im Durchmesser) und der Spin-Effekt wurde geschwächt durch die Spin-Bahn-Wechselwirkungen.
"Man sollte nicht ein Ziel der Verringerung der Draht der Durchmesser auf unbestimmte Zeit, jedoch," sagte Bezryadin. "Da der Durchmesser ist zurückgegangen, Störung und Randbedingungen Auswirkungen immer mehr an Bedeutung gewonnen. Diese Faktoren wirken sich auch schwächen Supraleitung. "
In der Tat, die Forscher "Ergebnisse zeigen, dass dünne Drähte habe wirklich keine Null-Widerstand, als Bulk-Proben tun. Sie zeigen auch, dass die dünner der Draht desto höher ist der elektrische Widerstand ist.
Da Nano-Supraleiter nicht abwehren magnetische Felder, sie könnte sich als nützlich erweisen in einer Vielzahl von supraleitenden Anwendungen. Durch die Integration Nanodrähte als Filamente in größeren supraleitenden Drähte, zum Beispiel, mehr aktuelle könnte durchgeführt, ohne zerstört durch ein magnetisches Feld.
"Auch hier ein Bedarf zur Optimierung der Durchmesser der Drähte, um die Kabel mit der höchsten Fähigkeit, starke Strömungen und widersteht starken Magnetfeldern, "Bezryadin gesagt hat." Die nanowire sollte nicht zu dick, um weniger empfindlich auf magnetische Felder, aber auch sie sollten nicht zu dünn, um in vollem Umfang supraleitend. Eine richtige Gleichgewicht erreicht werden sollte. "
Die Arbeit wurde von Bezryadin, Postdoc Research Associate Andrey Rogatschew und Absolventen wissenschaftlicher Mitarbeiter Anthony Bollinger. Die Finanzierung kam von der National Science Foundation, die Alfred P. Sloan Foundation und das US Department of Energie.
Anmerkung des Herausgebers: Zu erreichen Alexey Bezryadin, rufen Sie 217-333-9580, E-Mail: bezryadi@uiuc.edu.
Kontakt: James E. Kloeppel, Physikalische Wissenschaften Editor - kloeppel@uiuc.edu
University of Illinois in Urbana-Champaign