Nanoclusters Свойств Дисплея Ниобия Неметаллических на Ультра-Холодных Температурах

Когда нет металл металл?

Вопрос 23-ье мая Науки журнала отвечает что вопрос с учетом удивительно поведения показанного группами нанометр-маштаба ниобия металла. Когда группы охлажены до под 20 градусов Кельвина, электрические заряды в их внезапно переносят, создающ структуры известные как диполи.

«Это очень странно, потому что не предположены, что может никакой металл сделать это,» сказало Вальтер de Heer, профессора в Школе Физики на Институте Технологии Грузии и соавторе бумаги опубликованной на теме в Науке. «Эти группы будут самопроизвольно поляризовыванными, при электроны двигая до одна сторона группы для никакой ясной причины. Одна сторона каждой группы будет отрицательно заряженный, и другая сторона будет положительно заряженный. Группы фиксируют в то поведение и остаются тем путем.»

Это ferroelectric явление до тех пор наблюдалось в группах ниобия, ванадия и тантала - 3 металлов переходной группы которые в навальной форме будут superconducting на приблизительно тот же самой температуре что исследователя наблюдают образованием диполей в малюсеньких группах. De Heer верит что это открытие раскроет вверх по новой области исследований - и снабдит ключи тайна сверхпроводимости.

В навальных металлах - и даже в группах ниобия на комнатной температуре - электрический заряд нормально распределен поровну повсеместно в образец если электрическое поле не будет прикладной. Но в группах до 200 атомов ниобия созданных de Heer и сотрудницами Ramiro Moro, Xiaoshan Xu и Shuangye Yin, которое изменяет когда частицы охлажены меньш чем 20 градусов Кельвина.

Исследователя Техника Грузии открыли эту «самопроизвольно симметрию ломая» пока ищущ для знаков сверхпроводимости в группах нанометр-маштаба. Он был вполне непредвиден - и de Heer впускает что он не имеет никакое объяснение для его.

«Когда это случается, эти частицы которые сделаны из атомов металла больше не не поступают если они были металлическими,» он сказали. «Что-то изменяет частицы от металла в что-то еще.»

Для самых малых групп, прочность влияния диполя меняет драматически согласно размеру. Группы составленные 14 атомов показывают сильные влияния, пока те составленные 15 атомов показывают небольшое воздействие. Над 30 атомами, группы с ровными числами атомов показывают более сильные влияния диполя чем группы с нечетными числами атомов.

«Составьте дела значительно к этому процессу,» de Heer сказал. «Небольшое изменение может повлиять на положение перехода участка довольно глубокомысленно, и точное расположение атомов действительно имеет значение к этим системам.»

Он приписывает чувствительность размера к режиму размера суммы, который отнесен к ограничениям на как электроны могут двинуть в очень малые группы.

De Heer не видит сильные «косвенные доказательства,» но никакое твердое доказательство, что явление подключено к сверхпроводимости в этих металлах.

«Наше предположение что сверхпроводимость в кусковых материалах имеет что-то сделать с самопроизвольно продукцией диполя в малых частицах,» он сказало. «На этой стадии, косвенные доказательства - такие же материалы и такой же режим температуры, и нечетные переходы участка происходя в обоих. Путем изучать несколько различных металлов, мы нашли что те которые superconducting в большом части имеют это влияние, и те которые не superconducting не имеют его. То усиливает наше верование что это подключено к сверхпроводимости в некотором путе который мы пока не понимаем.»

Для того чтобы произвести и изучить малюсенькие группы, исследователя используют таможн-построенный прибор который включает лазер, большую камеру вакуума, жидкостный гелий и специально конструированный детектор способный для того чтобы подсчитать и охарактеризовать нескольк миллион частиц в час.

Во-первых, лазерный луч направлен на штангу ниобия, котор держат внутри камера вакуума. ИМПы Ульс от лазера испаряют ниобий, создавая облако металлического пара. Поток очень холодного газообразного гелия после этого впрыснут в камеру, причиняя газ ниобия сконденсировать в частицы меняя размеров. Под давлением от ультра-холодного гелия, частицы выходят через малое отверстие в стене камеры, создавая один миллиметр-широкий двигатель частиц который проходит между 2 плитами металла перед ударять детектор.

На интервалах одна минута врозь, плиты металла подпитаны при 15.000 вольтов, создавая сильное электрическое поле. Поле взаимодействует при поляризовыванные nanoclusters ниобия, причиняя их быть отклоненным далеко от детектора. Unpolarized группы остают в луче и подсчитаны детектором

Путем сравнивать чтения детектора пока плиты подпитаны против чтений когда никакое поле не прикладной, исследователя учат которые группы носят диполь. Непрерывное производство частиц позволяет научно-исследовательской группе de Heer's собрать данные на миллионах частиц во время каждого опыта. Путем менять температуру и напряжение тока, они изучают удар этих изменений на влиянии.

До тех пор, они изучали подробно группы до 200 атомов, хотя de Heer верит что влияние должно продолжать в более больших группах, возможно до 500 атомах или так много как 1.000.

«Это как раз начало что в конечном счете будет очень exciting рассказом,» его сказало. «Мы определенно имеем много работу, котор нужно сделать.»

Исследование было спонсировано Министерством Обороны США, Национальным фондом и Институтом Технологии Грузии.

Вывешенный 22-ое мая 2003nd

Date Added: Nov 18, 2003 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 12. June 2013 02:03

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit