• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Röntgenlaser avastas kompleksete oksiidmaterjalide uusi omadusi

21.05.2012 by Uku Püttsepp Leave a Comment

Rahvusvaheline teadlaste rühm täheldas Stanfordi Ülikooli SLAC (Stanford Linear Accelerator Center) keskuse LCLS (Linac Coherent Light Source) valgusallika abil seninägematuid elektronide käitumisi kompleksetes materjalides.

Joonisel on näha teatud nikkeloksiidi laengute ja spinnide vöötstruktuuri,millel on omadus piisavalt madalatel temperatuuride iseorganiseeruda. Muster vastab uuele kvantolekule ja loob mudeli süsteemile, mille abil saavad teadlased uut informatsiooni elektronide omavahelise korelatsiooni ja selle mõju kohta materjali omadustele.Dopeeridud augud (laengukandjad, joonisel tumepunased) paiknevad põhiliselt nikli +3 laenguga aatomitel, mis on joonisel markeeritud heledama punasega. Seda organiseeritust kutsutakse laengujärjestuseks (charge order). Laenguga +2 nikli aatomite (hallid) elektronide spinnid (nooled) on orienteeritud vastassuunas, ehk antiferromagneetiliselt. Spinnjärjestuse periood on kaks korda suurem laengujärjestuse perioodist.

Tulemus on oluline samm edasi nn. tugevalt korrelleeritud materjalide uurimises, mille ebatavalised omadused ja tulevikuhõngulised rakendused põhinevad elektronide kollektiivsel käitumisel. Materjalide tööprintsiipide mõistmisel loodavad teadlased lõppeks modelleerida uusi innovaatilisi materjale, näiteks toatemperatuurseid ülijuhte, mis arendaksid pöördeliselt elektroonikaseadmete tööjõudlust ning efektiivsust.

SLAC teadusdirektori Zhi-Xun Shen ja LBNL (Lawrence Berkeley National Laboratory) teadlase Zahid Hussaini juhtimisel viidi eksperimendid läbi materjaliga, mida kutsutakse vööditud nikelaadiks (striped nickelate). Materjal on nime saanud elektronide laengu ja spinni vööditi vahelduvate piirkondade järgi. Vöötstruktuur annab aluse uuele kvantolekule ja loob mudeli süsteemile, mida teadlased saavad kasutada elektronide omavaheliste korrelatsioonide uurimisel, aga ka nende mõjude selgitamisel materjali omadustele. Artikkel avaldati hiljuti ajakirjas Nature Communications.

Nikelaadi uurimiseks valgustati selle pinda infrapunalaseri kiirgusega, misjärel kaardistati kiirguse mõju LCLS allika intensiivsete röntgenkiirguslaseri femtosekundimpulssidega.

Täheldati, et esialgne infrapunalaseri impulss viis nikelaadi algsest vöötorganiseeritud olekust välja. Kahe järjestikuse impulsi vahelise intervalli peenhäälestusel suudeti jäädvustada vöötstruktuuri taastekkimisest graafilisi kujutisi. Teadlased üllatusid, avastades, et elektronide laengumiinimumide- ja maksimumide asukoha hälbed püsisid kaua isegi pärast vöötide esialgsesse asukohta naasmist. Ekstreemumasukohti oli katses võimalik mõjutada teadlaste endi terminoloogias „faasiga“ (loe lähemalt allikast).

„Materjali omaduste uurimisel on faasifluktuatsioonid väga olulised,“ ütles SLAC füüsik ja artikli üks põhiautoritest Wei-Sheng Lee. „Seni on aga fluktuatsioonide eristamise resolutsioon olnud halb. Meie saavutus, ehk vastava elektronkäitumise jälgimine, tähistab materjaliteaduses uut nurgakivi.“

Sel kuul avaldatud artikkel on viimase kuue kuu arvestuses neljas, mis LCLS projekti optilise ning röntgenlaseri impulsipaari kasutades hapniku ning siirdemetallide, näiteks niklit, vaske, titaani või mangaani kombineerivate materjalide uurimist kajastab. Siirdemetallide oksiididel võivad olla väga huvitavad omadused. Muuhulgas loodetakse, et materjaliklasssis leidub ka kauaotsitud toatemperatuurne ülijuht.

Kuni aastani 1986 töötasid kõik teadaolevad ülijuhid ülimadalatel temperatuuridel, mis piiras nende rakendusvõimalusi. Ent samal aastal avastasid kaks Šveitsi teadlast, saades töö eest aasta hiljem Nobeli füüsika preemia, et vasepõhine oksiid kaotas elektritakistuse juba temperatuuril 32 K. Temperatuur on küll absoluutsele nullile (0 K) lähedal, ent 12 kraadi kõrgem mistahes eelnenud materjalist.

Ülemaailmses uurimislaines leidsid teadlased järgnevatel aastatel tosinate kaupa siirdemetal-oksiidide kõrgtemperatuurseid ülijuhtmaterjale. Paremad leiud muutusid ülijuhtivaks normaalrõhu juures temperatuuril 135 K.

Ent toatemperatuurse ülijuhi arendamise unelm, mis võimaldaks uue põlvkonna hõljukrongide, ülikiirete arvutite ja üliefetiivse elektrijaotsuvõrgu ehitamist, on veel realiseerumata, sest keegi ei oska taoliste materjalide omadusi ega struktuuri ennustada.

„Kui teadlased esmakordselt 26 aastat tagasi neid materjale uurisid, ei olnud neil aimdustki, et taolised probleemid ilmneda võiks,“ ütles Shen. „LCLS võimaldab uue töörista nende probleemide lahendamiseks ning kõrgtemperatuurse ülijuhtivusfenomeni põhjalikumaks seletamiseks.“

Allikas: PhysOrg

Teised selle mõtteraja postitused

  1. Futuristliku õhusõiduki esitlus – pardal on Bayeri materjalid
  2. 3D prinditud satelliit – kas kosmosetööstuse tulevik?
  3. Valgushajutid – uuenduslik plastkile toetab uusi funktsioone
  4. Uus nanostruktuur pikendab patareide eluiga
  5. Räni ja Si/III-V pooljuhi kombinatsioonina efektiivsem laser
  6. Tahkiste superfluorestsents
  7. Korrosioon ja 3D nanostruktuurid
  8. NASA arendab välja revolutsioonilise tehnoloogia
  9. Süsiniknanotorudest lihased uutes mootorites
  10. Hafniumoksiidi aatomkihtsadestuse keemia ja räninitriidil põhineva välkmälu kvaliteet… Mis neil ühist on?

Filed Under: Teadusuudised Tagged With: Materjalimaailm

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2023 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in