Posted in | Nanomaterials

Ученые Reveal микроскопического механизма За суперизоляции

Published on December 12, 2009 at 8:06 PM

Ученые из департамента США Аргоннской национальной лаборатории энергетики обнаружили микроскопических механизмов, ответственных за явление суперизоляции, способность некоторых материалов, чтобы полностью блокировать поток электрического тока при низких температурах. Суть механизма является то, что авторы называют "многоступенчатой ​​релаксации энергии".

Электронного микроскопа изображение нитрида титана, на котором влияние суперизоляции было впервые обнаружено. Любезно Аргоннской национальной лаборатории.

Традиционно, диссипация энергии сопровождающего тока рассматривается как невыгодно, так как он преобразует электроэнергию в тепло и тем самым приводит к потери мощности. В массивах туннельных переходов, которые являются основными строительных изделий из современной электроники, это рассеяние позволяет поколение тока.

Аргоннской ученый Валерий Vinokour, наряду с русскими учеными Татьяна Батурина и Николай Chtchelkatchev, обнаружил, что при очень низких температурах передачи энергии от туннелирования электронов в тепловой среде может происходить в несколько этапов.

"Во-первых, проходящие электроны теряют свою энергию не напрямую термостатом, они передают свою энергию электронно-дырочной плазме, которые они производят сами," Vinokour сказал. «Тогда« облако »этой плазмы преобразует приобрел энергию в тепло. Таким образом, туннельный ток контролируется свойства этого электронно-дырочной облаке".

Пока электронов и дырок в облаке плазмы могут свободно передвигаться, они могут служить резервуаром для энергии, но ниже определенных температур, электроны и дырки связываются в пары. Это не позволяет для передачи энергии от туннелирования электронов и препятствует туннельный ток, посылая проводимость всей системы к нулю.

"Электронно-дырочной плазме исчезает из игры и электроны не могут генерировать энергию обмена необходимой для туннелирования", Vinokour сказал.

Поскольку в настоящее время передача в тонких пленках и гранулированных систем, которые обладают superinsulating поведения опирается на туннелирование электронов, многоступенчатой ​​релаксации объясняет происхождение superinsulators.

Суперизоляции является противоположностью сверхпроводимости, вместо того, чтобы материал, который не имеет сопротивления, superinsulator имеет почти бесконечное сопротивление. Интеграция двух материалов может позволить создание нового класса квантовых электронных приборов. Это открытие может в один прекрасный день позволит исследователям создать супер-чувствительные датчики и другие электронные устройства.

Ранее документ по открытию суперизоляции было опубликовано в природе 3 апреля 2008 года. Документ о механизме за суперизоляции была опубликована в Physical Review Letters.

Last Update: 26. October 2011 21:01

Tell Us What You Think

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

Leave your feedback
Submit