Интересное открытие сделал недавно физик из университета Претории (ЮАР) Йоган Принс (Johan Prins). Он изучал полупроводниковые свойства алмаза с целью использовать их для создания "холодных" катодов электронно-лучевых трубок и других приборов. Принс исследовал алмазы с присадками ионов кислорода. Как считает сам ученый, ему удалось наблюдать эффект сверхпроводимости при комнатной температуре, так как "если это не сверхпроводимость, то должно иметь место нарушение второго начала термодинамики".
В эксперименте измерялся ток, текущий между алмазом и позолоченным контактом, при различных расстояниях между ними. При напряжении +1000 V ток всегда устанавливался на значении 0,5 mA при расстоянии между алмазным и позолоченным контактами примерно 16 мкм, после чего спадал до нуля. При напряжении -1000 V ток всегда тек в обратном направлении, но очень быстро уменьшался при увеличении расстояния между контактами. Эксперимент проводился при комнатной температуре при давлении 10-6 миллибар.
По мнению Принса, очень тонкий электронный слой образуется прямо над поверхностью алмаза, а на самом алмазе - истощенный слой положительных зарядов. Что-то похожее имеет место в металло-полупроводниковых диодах Шотки (Schottky diodes), и Принс использовал уравнения переноса электронов для таких диодов. Оказалось, что, когда все больше и больше электронов экстрагируется из алмаза, их плотность в слое достигает критического значения, при котором начинает образовываться конденсат Бозе-Эйнштейна. Ток от алмазного катода течет к аноду через этот слой, даже если к нему не приложено никакого напряжения. По мнению Принса, это и есть знак достижения состояния сверхпроводимости. Свои идеи Принс собирается запатентовать.
Правда, оптимизм ученого другие специалисты, изучающие физические свойства алмазов, пока не разделяют, считая, что окончательный вердикт выносить еще рано.
Статья Й. Принса опубликована в мартовском выпуске журнала Semiconductor Science and Technology (Vol. 18, S131-S140) и доступна для скачивания по адресу: stacks.iop.org/0268-1242/18/S131.
Сергей САНЬКО,
q-n-q@kv.by
Версия для печати
Комментарии
сверхпроводниках.
Аннотация:в данной статье показано, что кроме тепловых
колебаний
атомов, влияющих на проводимость
металлов-сверхпроводников при низких температурах
(теория БКШ), существенное влияние на
появление сверхпроводимости должно оказывать число
электронов, отданых в зону проводимости
каждым атомом кристаллической решетки,и взаимодействием
этих электронов в зоне проводимости.
Введение.
Почему решили связать появление сверхпроводимости с
тепловыми колебаниями атомов решетки? Потому, что
материалы изотопов элемента имели разные температуры
перехода в сверхпроводящее состояние. Конечно такая
зависимость есть но она незначительна. Сверхроводимость
не зависит от типа решетки. Вокруг сверхпроводника
ниобия в таблице элементов много проводников, но не
сверх. А тепловые колебания их атомов практически такие
же. Почему же у других металлов сверхпроводимость не
обнаруживается? Тепловые колебания атомов не главный
механизм сверхпроводимости! Проводимость конечно зависит
от температуры. Но у меди, серебра почему-то при самых
низких температурах сверхпроводимость не наблюдается, а
у проводника ниобия, который проводит значительно хуже
меди и серебра-сверхпроводимость есть. Есть она и у
более тяжелого свинца с типом кристаллической решетки
меди. Значит не тепловые колебания главные здесь, а
какие-то процессы в зоне проводимости. Для их
рассмотрения необходимо знать число электронов,
отдаваемое каждым атомом решетки в зону проводимости.
Авторы БКШ утверждают, что в сверхпроводимости участвует
каждый десятитысячный электрон , а согласно теории
твердого тела в простой проводимости участвует от одного
до примерно трех электронов от атома или грубо каждый
десятый или сотый электрон. Тем не менее токи
сверхпроводимости значительно больше токов обычной
проводимости! Что-то происходит с электронами в зоне
проводимости! Задача поставлена.
Решение этой задачи на качественном уровне.
Зона проводимости представляется мне как поверхность
ячейки Вигнера-Зейтца,которая располагается между
атомами кристаллической решетки. А больше электрону
проводимости и негде находиться, как только на этой
поверхности. При переходе в сверхпроводящее состояние в
зоне проводимости электроны должны образовать коллектив
или стать зависимыми друг от друга. Значит в зоне
проводимости число электронов отданное атомом должно
быть значительным по сравнению с медью, никелем или
серебром,которые не сверхпроводники. Число электронов
проводимости в металлах-элементах приводится в работе-
http://kristall.lan.krasu.ru/Science/publ_grodno.html
У ванадия,ниобия и тантала по 5 электронов проводимости
на атом и соответственно температуры переходов
Тс=5,30...9,26 и 4,48К. У; гафния, титана и циркония по
3 электрона, а Тс=0,09...0,39 и 0,65К. Посмотрим таблицу
элементов справа-там свинец, олово- по 4-5 электронов и
алюминий, галий, индий, талий у которых по 2-3
электрона, а Тс=1,196...1,091...3,40...2,39
соответственно. У свинца и олова Тс=7,19 и 3,72 соответ-
ственно. Что и требовалось доказать. Так как зона
проводимости поверхность, а электроны обладают спинами,
то по моему организация электронов проводимости в
коллектив идет посредством взаимодействия через спины. --
---------------------------------------------------------
--------------------- Я здесь хочу сказать, что
электроны проводимости конечно как-то объединяются, но
только не так как в БКШ, когда они начинают заигрывать
на расстоянии в несколько тысяч атомов между которыми
находятся еще больше электронов и после
этого "спариваются". Ясно и то,что число энергетических
уровней в зоне проводимости не равно числу электронов
проводимости (как в квантовой механике), а составляет
величину равную числу электронов проводимости от атома
кристаллической решетки, т.е. 1-5 или чуть больше. ------
---------------------------------------------------------
----------------- Электроны проводимости вносят низкий
вклад в теплоемкость металла (закон Дюлонга-Пти).
Теоретический же расчет по модели Друде показывает,что
вклад электронов в теплоемкость должен быть
значительным. Предположительно, в реальном пространстве,
зона проводимости должна находится в районе поверхности
ячейки Вигнера-Зейтца. Грубо, она напоминает собой
пчелиные соты. Поэтому электроны проводимости вносят
низкий вклад в теплоемкость металла, т.к. они по сути
находятся в пространстве двумерном со сложной
поверхностью. Здесь ошибка Друде. А периодичность для
электрона проводимости в кристалле связана не столько с
постоянной решетки, сколько со стереометрией гибридных
(валентных) орбиталей атомных остовов. Смотри осциляции
в опытах де-Гааза-ван-Альфена по исследованию
поверхности Ферми.
Выводы:
Согласно выше изложенного. Для повышения Тс в металлах
могу предложить следующее. Отрицательно зарядить
металлический образец и испытать его.
Литература:
1.К вопросу о металлической связи
в плотнейших упаковках химических элементов
http://kristall.lan.krasu.ru/Science/publ_grodno.html
2. Сверхпроводимость: позавчера, вчера, сегодня, завтра
http://fpfe.fizteh.ru/tvor/cond.html
Приложение1.
О предпосылках к открытию сверхпроводимости в дибориде
магния (2001г) и в алмазах (2004г) смотрите на русском-
http://www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/4526.html
На английском-
http://www.belarus.net/discovery/filipenko/fil2.htm
С уважением! Г.Г.Филипенко.
Дело в том, что в теории твёрдого тела все думают одинаково и считают, как и Геннадий, электроны носителями энергии в проводниках. В электрических сетях и системах уже отказались от такого понятия и специалисты на практике твёрдо знают, что перенос энергии производит электромагнитная волна и в проводе, и между проводами. К этому пришли чисто опытным путём. Это доказано и самим Герцем в опыте с электролинией, где простым искровым промежутком обнаруживаются и пучности и провалы волны. Сегодня этот опыт может повторить каждый школьник неоновой лампочкой, а специалисты по СП или незнают этого опыта, или отрицают его по недоразумению. Электронная теория и явилась камнем преткновения для осмысления СП.
Согласно физики твёрдого тела в проводниках, полупроводниках и диэлектриках на внешних электронах атомов есть три электромагнитные волны;плазменная электронная с энергией свыше 1 эВ, фермиэнергия примерно того же порядка и третья - плазменная ионная с энергией не превышающей 0,1 эВ. Других электромагнитных волн по сравнимой мощности на внешних электронах просто нет. В обычном порядке данные волны складываются в единую волну, которую и видим в опыте Герца неонкой. Так вот сверхпроводимость есть трёхволновый резонанс указанных электромагнитных волн и возникает он в случае, когда разность плазменной электронной и фермиевской частот равна плазменной ионной частоте. Из физики плазмы известно, что в этот момент происходит перекачка суммарной энергии трёх волн то в плазмоэлектронную, то в фермиевскую, то в ионноплазменную волну поочерёдно. А ионноплазменная энергия "руководит" всей компанией тепловых(фононных) колебаний атомов, в том числе и продольными акустическими, которые, проходя вдоль проводника сжимают и растягивают атомы между собой. Соответственно и внешние электроны прижимаются к ядрам или отдаляются. В обычном порядке электроны запасают энергию от ядер, а в момент отдаления сбрасывают избыток энергии в виде хаотичной, маленькой электромагнитной волны (как в пламени свечи лучик света), чем и нагревают проводник (сопротивление). В момент резонанса электроны получают уже избыток энергии и раскручиваясь на орбите создают большие токи - это хорошо описал математикой Р.П.Вишневский из Сочи,и в результате притягиваются между собой как два проводника с токами одного направления против сил Кулона. Образуется электронная пара с запасом энергии во вращении. Они и создают диамагнетизм в проводниках. А единая, усиленная резонансом, электромагнитная волна, проходя возле пары, снимает избыток энергии на себя как в лазерном устройстве и, в свою очередь, через ионноплазменную волну заставляет усиливаться акустическую волну. Получается положительная обратная связь, единая волна усиливается до максимума. Ограничением служит затухание акустической волны, поскольку она тоже нагревает в какой-то степени проводник и ослабляет себя. И вот тут - самое главное - при очень низких температурах приходят на помощь тепловые колебания атомов - так называемые баллистические фононы. Во многих веществах при охлаждении хаотические тепловые колебания вдруг переходят в направленное действие. В основном это оси кристалла. За счёт ослабления других направлений тепловые колебания по осям усиливаются в несколько раз и ... неимоверно усиливают акустическую волну сжатия и растяжения атомов, компенсируя её потери полностью. Вот момент включения баллистической частоты и определяет критическую температуру перехода в сверхпроводящее состояние проводников. Это обнаружилось в сверхпроводящих керамиках, в их сумасшедшей анизотропии проводимости.
Комнатный сверхпроводник можем получить в веществах с сильным диамагнетизмом и предельно твёрдыми для хорошей работы акустической волны, заменив баллистические колебания ультразвуковыми в область частоты акустической волны. Опыт, проведённый Андреа Кабалльери с лазерными импульсами в оксиде марганца, где они на частоте 17 ТГц случайно попали в акустическую волну отчего менялось сопротивление от действия лазера. Это подтверждает силу резонанса единой электромагнитной волны в веществах.
Полная статья с доказательствами изложена на сайте krud-38.narod.ru В любой оборудованной лаборатории можно проверить данные выкладки в опыте, что даст искусственный комнатный проводник.
Ну почему же только электроны? Могут быть любые заряженные частицы, даже протоны.
Особенно у Вас понравилось вот это: "Соответственно и внешние электроны прижимаются к ядрам или отдаляются." :) А можно узнать, какой конкретно частью тела они "прижимаются" к ядру? Мабуць имелись в виду переходы на энергетический уровень? У Вас очень интересная трактовка квантовой физики.
Насчет "запасаются энергией от ядер" мне тоже очень понравилось. Извините, но дальше, а уж тем более на "Народе" читать не стал.
>>электромагнитная волна, проходя возле пары, снимает избыток энергии на себя как в лазерном устройстве
Весьма любопытное описание процесса вынужденного излучение. Так и навевает продолжить: "налетевшая волна, как осенний ветер лист, срывает эту энергию".
Я надеюсь, на основе нанотехнологий? :) Если бы создал, то уже все знали бы. Не порите чушь.
дада, и сверхпроводящий конденсатор тоже изготовьте, от него столько же пользы будет как и от транзистора
Имеется видеосъемка тестовых доказательств эффекта Джозефсона при комнатной температуре.
А статья в физреф или еще где имеется?