Форум

Добро пожаловать, Гость

ТЕМА: Материал с рекордно низкой температурой Кюри

Материал с рекордно низкой температурой Кюри 06.06.2013 07:55 #1

Что общего между температурой таяния льда и критической температурой сверхпроводников? Строго говоря, ничего. И тем не менее квантовый фазовый переход по своей загадочности весьма близок к фазовому переходу, при котором лёд превращается в жидкость. Часто совершенно неясно, почему и тот и другой происходят. И чтобы лучше понять, что есть квантовый фазовый переход, физики под руководством Мануэля Брандо (Manuel Brando) из Института химической физики твёрдых тел им. Макса Планка в Дрездене (ФРГ) создали материал, который при температурах, близких к критическим, сам «не знает», происходит ли в нём фазовый переход в магнитное состояние или нет.




Александр Степпке (слева) и Стефан Лаусберг сыграли ведущую роль в создании нового материала. (Здесь и ниже иллюстрации MPI for Chemical Physics of Solids.)


В качестве подопытной «мыши», указывающей на то, прошёл ли материал состояние квантового фазового перехода, исследователи используют возникновение ферромагнитного состояния — сходного с тем, что можно наблюдать в обыкновенных магнитах.

Для железа переход от почти немагнитного (парамагнитного) состояния в ферромагнитное (как у привычного бытового магнита) происходит при 1 043 K (~770 °С). Однако в новом материале — YbNi4P2 — точка такого фазового перехода (она же точка Кюри) расположена куда ниже — ниже, чем для всех ранее известных материалов. Она близка к абсолютному нулю.



Структура кристаллической решётки нового материала.




За возникновение ферромагнетизма при этой температуре отвечают атомы иттербия в кристаллической решётке YbNi4P2. Они ведут себя подобно крохотным частицам магнита, способным вращаться. Их спины, ответственные за генерацию ферромагнетизма, «чувствуют» друг друга. В нормальных ферромагнитах такие спины выстроены в одном направлении, и именно их коллективная упорядоченность позволяет возникать ферромагнетизму. А в YbNi4P2 фазовый переход II рода проявляется при столь низкой температуре, что на процессы всё ещё влияет принцип неопределённости Гейзенберга. Именно он и делает новый материал уникальным.



Измерительные приборы для сверхмалых изменений длины



Вообще говоря, при температурах, близких к абсолютному нулю, такой фазовый переход не должен возникать: ничего не должно двигаться, а спины электронов не должны меняться, позволяя веществу переключаться между парамагнитным и ферромагнитным состояниями. Однако из-за принципа неопределённости энергии электронов данном материале не могут быть точно определены, а потому, вопреки низкой температуре, вроде бы запрещающей их движение, электроны всё ещё могут вращаться.

Таким образом, исследователи впервые наблюдали квантовую критическую точку между ферромагнитным и немагнитным состояниями в металле. Стандартные теории исключали возможность такого явления, а потому должны быть скорректированы. Исследования такого рода, полагают немецкие учёные, могут внести весомый вклад в разработку высокотемпературных сверхпроводников.

Подготовлено по материалам Института химической физики твёрдых тел имени Макса Планка в Дрездене.
  • Wargod
  • ( Редактор сайта, ХарьковОблСМУ, СМУ при МОН )
  • Вне сайта
  • Завсегдатай
  • Толстолуцкий Виктор Александрович
  • КП ХКБМ им. А.А.Морозова
  • Харьков
  • Сообщений: 306
  • Репутация: 6
Унитаз от унисона отличается тем, что в него легче попасть.
Изменено: 06.06.2013 08:01 от Wargod.