Tape giver gennembrud i superleder-forskning
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Tape giver gennembrud i superleder-forskning

Normalt er superledere noget man forbinder med ekstrem kulde i laget ned til 10 kelvin (-263 grader celsius). Men nu har en canadisk forsker fundet løsningen, der kan lade superledere dele deres elektriske egenskaber med halvledere i væsentligt højere temperaturer og dermed gøre det mere tilgængeligt at forske i.

Tidligere forsøg på at overføre superledende egenskaber til en halvleder har kun været mulige i temperaturer ned til det absolutte nulpunkt, men nu har den canadiske professor Ken Burch fra University of Toronto ved at vikle helt almindeligt 'scotch tape' omkring superlederen (Bi2Sr2CaCu2O(8+delta)) overført de superledende egenskaber med to nabomaterialer (Bi2Se3 eller Bi2Te3), som derved er blevet superledende i temperaturer helt op til 80 kelvin (-193 grader celsius).

Det er et skelsættende resultat, da man normalt skal bruge flydende helium til at fremkalde den superledende egenskab i disse stoffer ved temperaturer under 4 kelvin.

Med tape viklet omkring lederne kan man nu nøjes med at køle dem til 80 kelvin, og man kan derfor slippe af sted med at bruge flydende kvælstof ved 77 kelvin, hvilket er meget billigere.

»Normalt er forbindelsespunktet mellem halvledere og superledere lavet af komplekse materialer fabrikeret i størrelsesordner tyndere end et menneskehår. Og cuprater (materialer med kobber anioner red.) har en helt anden struktur og kemisk sammensætning, der ikke lige kan sættes sammen med normale halvledermaterialer,« siger Ken Burch til Daily Tech.

Dokumentation

Proximity-induced high-temperature superconductivity in the topological insulators Bi2Se3 and Bi2Te3
Burchs forskningsgruppe

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Det ligner lidt ham på billedet.

Det lyder selvfølgelig som en god nyhed, men den lyder så også en anelse mystisk, så jeg glæder mig da til at se om det reelt er noget der er hold i.

  • 0
  • 0

Og hvis det var en nødreparation der var årsagen, hvorfor brugte han så ikke gaffa tape?

Jeg vil tro at gaffatape allerede er superledende ved cirka køleskabstemperatur - det plejer at kunne klare de fleste problemer ;-)

  • 0
  • 0

[quote]Og hvis det var en nødreparation der var årsagen, hvorfor brugte han så ikke gaffa tape?

Jeg vil tro at gaffatape allerede er superledende ved cirka køleskabstemperatur - det plejer at kunne klare de fleste problemer ;-)[/quote]

Det skal nok lige ha' en gang WD40 først :P

  • 0
  • 0

[quote]Og hvis det var en nødreparation der var årsagen, hvorfor brugte han så ikke gaffa tape?

Jeg vil tro at gaffatape allerede er superledende ved cirka køleskabstemperatur - det plejer at kunne klare de fleste problemer ;-)[/quote]
'
Det hedder gaffertape, ikke gaffa, fordi tapen bruges af gafferen på et filmhold til at fastholde kabler (og alt muligt andet).

Gaffa er volapyk.

  • 1
  • 1

[quote][quote]Og hvis det var en nødreparation der var årsagen, hvorfor brugte han så ikke gaffa tape?

Jeg vil tro at gaffatape allerede er superledende ved cirka køleskabstemperatur - det plejer at kunne klare de fleste problemer ;-)[/quote]
'
Det hedder gaffertape, ikke gaffa, fordi tapen bruges af gafferen på et filmhold til at fastholde kabler (og alt muligt andet).

Gaffa er volapyk.[/quote]
Det er korrekt omkring 'gaffer', men at 'gaffa' skulle være volapyk er desværre ikke korrekt, 'gaffa' findes ikke i det volapykiske sprog se selv: http://xn--volapk-7ya.com/ , der finder du også en egnelsk-volapysk ordbog.
Eller check wikipedia på volapyks: http://vo.wikipedia.org/wiki/Cifapad
Det kan muligvis være kaudervælsk eller rætoromansk som mange mener er kaudervælsk. Esperanto, loglan eller ido er det vist heller ikke, men det kan være det findes i et andet plansprog.

Det skal blive spændende at se om tape-effekten kan eftervises i andre laboratier eller om det bare er en and.
Nogen der ved om forsøget er bevist i et andet lab.?

  • 0
  • 0

Når tilpas mange laver den samme fejl [...]

  • så udvikler sproget sig i en ny retning, og andre ting end før bliver korrekte. Sprog opfylder som bekendt konsensusligningen:

Det som flest synes er rigtigt = det der rent faktisk er rigtigt.

'majonæse'

Hov hov - den gruppe bæster vil jeg helst ikke slås i hartkorn med ;-) Vil du ikke gøre mig en bjørnetjeneste og lade være? Eller hvordan er det nu...

  • 0
  • 0

Som jeg husker historien om Gaffer/Gaffa-tape er den således:
Gaffer-tape var rigtigtnok navnet på den lærredstape som Gafferen brugte på filmproduktionerne. Siden blev tapen mere populær og blev lanceret under produktnavnet gaffatape. Herefter blev dette navn hurtigt til en fællesnævner inden for kategorien af lærredstape med de fantastiske egenskaber.
Samme sproglige process har været set inden for andre produkter f.eks. kærgården hvor mange stadig bruger dette navn som fællesbetegnelse for alle de forskellige produkter der nu findes på markedet med samme egenskaber. En mere korrekt fællesbetegnelse for disse ville måske være smørbart blandingsprodukt men det virker ligger bare ikke helt så godt i munden.
At man vælger en speciel stavemåde eller navn for et objekt er efter min mening ikke noget tegn på at man ikke har så mange brikker at rykke med, men snarere at man vælger sine kampe med omhu og springer over hvor gærdet er lavest alle de steder hvor det kan gøres uden at man af den grund bliver uforståelig.

  • 0
  • 0

Denne tråd handler faktisk om superledere.

Rolig nu. Vi er ikke engang nået til at nogen bringer kernekraft ind i diskussionen.

ups...

  • 0
  • 0

[quote]Denne tråd handler faktisk om superledere.

Rolig nu. Vi er ikke engang nået til at nogen bringer kernekraft ind i diskussionen.

ups...[/quote]

Hvad i alverden har det med global warming at gøre? Hold dig nu til emnet!

  • 0
  • 0

Som jeg forstår artiklen, er nyheden ikke at man opnår superledning ved 80K, da man er kommet noget længere op i overgangs temperatur i keramiske superledere (rekorden er 138K).
Men derimod at man kan overføre den superledende tilstand til tynde lag af halvledere (Bi3Se3) i kontakt med materialet ved en relativ høj temperatur.

  • 0
  • 0

Ikke at jeg ved meget om superledende halvledere. Men umiddelbart synes jeg da artiklen giver god mening. En ting er at have en superleder, og de muligheder det giver, men at have en superledende halvleder giver da endnu flere muligheder. Diode/transistor uden modstand og dermed uden varmeudvikling og med meget lavere strømforbrug....

  • 0
  • 0

Ikke at jeg ved meget om superledende halvledere. Men umiddelbart synes jeg da artiklen giver god mening. En ting er at have en superleder, og de muligheder det giver, men at have en superledende halvleder giver da endnu flere muligheder. Diode/transistor uden modstand og dermed uden varmeudvikling og med meget lavere strømforbrug....

En diode uden modstand - eller endog med negativ modstand - kan laves uden superledere. Problemet er, at lave en diode, uden spændingstab. Som altså leder, når strømmen går i den ene retning, og ikke har et spændingstab. Og ikke leder, når strømmen går modsat.

Transistorer uden modstand, giver kun problemer. Hvis du f.eks. laver et CMOS kredsløb, og skifter tilstanden, så vil du ikke få et sædvanligt skift, men aktivere en LC oscillator, der ikke dæmpes.

Kombineret, kan transistorer uden modstand, og ideelle dioder helt uden spændingstab, givet meget energibesparende kredsløb.

  • 0
  • 0

[quote][quote]Denne tråd handler faktisk om superledere.

Rolig nu. Vi er ikke engang nået til at nogen bringer kernekraft ind i diskussionen.

ups...[/quote]

Hvad i alverden har det med global warming at gøre? Hold dig nu til emnet![/quote]

Måske skulle vi også få inddraget noget mørkt stof og nogle tirsdagsdrenge ;-)

  • 0
  • 0

Tråden her er et år gammel, men jeg synes det er synd, at et så spændende område ikke får en ordentlig forklaring. Jeg har for en del år siden arbejdet med superledning, og vil prøve at give mit bidrag til hvad den der tape har med sagen at gøre.

For det første: Dette har INTET med halvledere eller superledende halvledere at gøre. I den rapport der linkes til ligger forklaringen: "Proximity-induced high-temperature superconductivity". Den er godt nok ikke nem at læse, men med lidt baggrund går det:

Superledning opstår i visse metaller fordi strukturen i metallets atomgitter deformeres når elektroner løber gennem materialet. Elektronerne "hiver" bogstaveligt i atomkernerne da kerne og elektroner jo har forskellig ladning og dermed tiltrækker hinanden. Ved stuetemperatur vibrerer atomerne i metallet så meget at uanset hvor meget elektronerne hiver i dem, sker der kollisioner, og dermed opstår den elektriske modstand. Køler man ned, vibrerer atomerne mindre, og det kan ske, at en elektron kan få hevet så meget i en kerne, at en anden elektron kan smutte hele vejen igennem metallet, uden at kollidere, altså uden modstand.
Derfor taler man om, at superledning sker ved hjælp af elektron-par, den ene elektron går til grunde, men skaber plads til den anden som så kommer igennem uskadt. Et sådant par af superledende elektroner kaldes et Cooper par, se denne beskrivelse: http://en.wikipedia.org/wiki/Cooper_pair

I mange år har man forsket i hvad der sker med disse Cooper par, når de kommer tæt på hinanden i to metaller som ellers er isoleret. Det er interessant af en meget særlig grund, som kommer lidt længere nede. I to metaller som er elektrisk isoleret kan der i den klassiske mekanik ikke løbe en strøm, men kvantemekanisk kan en elektron-bølge forplante sig over i nabo metallet, og dermed ser det ud som om der løber en strøm - dette altså selv om der er isolering imellem. Dette fænomen kaldes tunnelering. I 1973 fik B. Josephson Nobelprisen for at opdage, at denne tunneleringseffekt også er mulig for Cooper par, og at man på denne måde kan lave en overgang mellem to superledende materialer som er superledende på trods af at der altså er isolering mellem dem. Det kan man læse lidt om her: http://en.wikipedia.org/wiki/Josephson_effect

Hvorfor forsker man så her 40 år efter stadig i Josephson effekten? Det er fordi man med denne effekt har en helt fantastisk kontakt. Den kan gå fra at have nul-ohm (altså superledende), til at have uendelig-ohm (altså fuldstændig afbrudt), alt afhængig af om Cooper parrene kan tunnelere. Det interessante er, at i selve Josephson overgangen er Cooper parrene meget skrøbelige, og kan slås i stykker af f.eks. magnetfelter. Faktisk er de så skrøbelige, at magnetfeltet fra et enkelt flux kvant (en enkelt roterende elektron) kan splitte dem. OG!! dermed har man lavet verdens mest følsomme radioantenne. OG derfor er det helt ekstremt interessant hvis man kan fremstille sådanne "antenner" på en billig måde.

Det er så her den der tape kommer ind. Den er åbenbart brugbar til at skabe den nødvendige afstand til at lave en Josephson junction, og virker åbenbart også ved højere temperaturer. Fantastisk.

  • 1
  • 0

..så lad da mig undersøge dig - en ærlig autoritet, som dette slimforum desperat leder efter.

Hvad vurderer DU, superledning hviler på? Selvunderstøttende, elektromagnetisk resonnans? (i passende strukturer?)

  • 0
  • 0

Nu er det godt nok en del år siden jeg beskæftigede mig med superledning, og der er sket en del siden - og jeg følger kun med på "hobby basis" - så hav mig unskyldt hvis jeg jokker forkert.
Det Cooper oprindeligt mente om pardannelsen var, at den kunne betragtes isoleret, men det viste sig at teorien var langt mere kompleks. I 1972 fik han Nobelprisen sammen med John Bardeen (yep, det var ham der var med til at opfinde transistoren ) og John Schrieffer for deres BSC teori.
De fandt du af, at elektronparrene dannedes mellem elektroner i alle exiteringstilstande - og kun disse. Energitilstande der ligger mellem exiteringsniveauerne er ikke mulige. Det er par mellem disse energigab der holder det hele sammen, og får superledningseffekten til at opstå, så det er et - om man vil - kvantemekanisk fænomen. (Coopers par er en ren boson, dvs har til sammen et 0 eller 1 spin, og det er derfor Cooper parret har samme kvantemekaniske bølgeegenskaber som enkeltstående elektroner, og sikkert også derfor de kan tunellere - men det er en helt anden sag).

  • 0
  • 0

"Denne "forklaring" på superledning har jeg altså meget svært ved at sluge ! Din beskrivelse af at den ene elektron "ofrer sig" for at den anden kan smutte igennem lyder - tja, langt ude. Du skriver at den ene elektron "går til grunde" ? Hvad sker der med dens masse ? Dens ladning ?"

Nop, den forsvinder ikke, men mister sin energi - eller oplever elektrisk modstand.

  • 0
  • 0

Nop, den forsvinder ikke, men mister sin energi - eller oplever elektrisk modstand.

Siger du, at for at opnå superledning vil kun den ene elektron i et cooper-par opnå superledning, mens den anden vil opleve modstand ? Men så må der da være tale om "halv superledning" ?

Efter min mening danner alle de elektroner der deltager i strømmen gennem en superleder cooper-par - og disse cooper-par forbliver par gennem hele ledningens længde (med mindre at temperaturen stiger, cooper-parrene brydes op, og superledningen forsvinder).

Enkelte elektroner er fermioner, hvorimod cooper-par er bosoner. Dermed adlyder de andre statistiske regler på kvanteniveau (Bose-Einstein statistik), og det er det der giver superledningseffekten ?

  • 0
  • 0

"Siger du, at for at opnå superledning vil kun den ene elektron i et cooper-par opnå superledning, mens den anden vil opleve modstand ?"

Ja, det er det jeg siger, men jeg husker sikkert forkert. Jeg kan se her ( http://en.wikipedia.org/wiki/Superconducti... ) at cooper parret faktisk er et superfluid når først det er dannet. Jeg huskede det blot som at der rent kvantemekanisk blev dannet par som ikke nødvendigvis var det samme par - blot en statistisk fordeling. Ja, det er svært at lave gode forklaringer i grænselandet mellem partikel og kvante betragtning.

  • 0
  • 0

Jeg takker.

Tunneleffekten kan kun tilskrives elektromagnetisk ressonanseffekt. I denne kan en elektron opsuges og omdannes til magnetisk felt. Ingen mystik her - og ingen halv superledning.

  • 0
  • 0

Jeg fandt denne artikel som forklarer lidt mere indgående hvad jeg forsøgte mig med:
http://superconductors.org/oxtheory.htm

Et stykke nede er BCS teorien forklaret således:

"The essential point is that below Tc the binding energy of a pair of electrons causes the opening of a gap in the energy spectrum at Ef (the Fermi energy - the highest occupied level in a solid), separating the pair states from the "normal" single electron states. The size of a Cooper pair is given by the coherence length which is typically 1000Å (though it can be as small as 30Å in the copper oxides). The space occupied by one pair contains many other pairs, and there is thus a complex interdependence of the occupancy of the pair states. There is then insufficient thermal energy to scatter the pairs, as reversing the direction of travel of one electron in the pair requires the destruction of the pair and many other pairs due to the nature of the many-electron BCS wavefunction. The pairs thus carry current unimpeded.
BCS theory applies directly to superconductors such as Nb3Ge (Tc = 23K) in which the electrons are bound together by their interaction with the vibrations of the underlying lattice: one electron in the pair polarizes the lattice by attracting the nuclei towards it, leaving a region of excess positive charge (a potential well) into which a second electron is attracted - the positively charged nuclei thus mediate an attraction between the negatively charged electrons. Only electrons within the vibrational frequency of Ef can be paired by this interaction, and so only a small fraction of the electrons become superconducting."

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten