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Computing Anwendung für eine bessere Study Nanoscale Eigenschaften von Supraleitern

Published on August 10, 2010 at 4:33 AM

Supraleitende Materialien, die die Macht Widerstand frei zu übertragen, zu finden sind optimal auszuführen, wenn High-und Low-Ladungsdichte hängt von der Nanoebene, nach Forschung an der Department of Energy Oak Ridge National Laboratory durchgeführt.

In der Forschung zum besseren Verständnis der Dynamik hinter der Hochtemperatur-Supraleitung, schrieb die ORNL Wissenschaftler Computational Code für die numerische Hubbard-Modell als bisher angenommen Kupfer-Verbindung supraleitenden Materialien wie Cuprate bekannt als homogen - die gleiche Elektronendichte - von Atom zu Atom.

Forscher haben herausgefunden, dass Atom-Cluster mit inhomogenen Streifen mit geringerer Dichte (rot dargestellt) kritische Temperatur benötigt, um Supraleiter Zustand erreichen zu erhöhen.

Lead-Autor Thomas Maier und seine Kollegen Gonzalo Alvarez, Michael Summers und Thomas Schulthess erhielt der Association for Computing Machinery Gordon Bell Prize vor zwei Jahren für ihre High-Performance-Computing-Anwendung. Die Anwendung wurde nun verwendet, um die nanoskaligen Inhomogenitäten in Supraleitern, die schon lange bemerkt, aber unerklärt zu untersuchen.

Das Papier ist in Physical Review Letters veröffentlicht.

"Cuprate und anderen chemischen Verbindungen, die als Supraleiter eingesetzt werden, erfordern sehr kalten Temperaturen, nähert sich dem absoluten Nullpunkt, um den Übergang von einer Phase des Widerstands gegen keinen Widerstand", sagte Jack Wells, Direktor des Office of Institutional Planung und ein ehemaliger Computational Materials Sciences Gruppenleiter.

Flüssiger Stickstoff ist zu kühlen Supraleiter in Phasenübergang eingesetzt. Je kälter das leitfähige Material zu erhalten, um den Widerstand-free-Supraleiter-Phase, die weniger effizient und teurer sind Supraleiter Strom-Infrastrukturen zu erreichen. Solche Infrastrukturen sind solche auf Magnetschwebebahnen, Krankenhaus Magnetic Resonance Imaging, Teilchenbeschleunigern und einige Stadt Energieversorger verwendet.

In Winkel-Photoemission Experimente und Studien zum Transport auf einem Cupratmaterial dass gestreiften elektronischen Inhomogenität aufweist, haben Forscher seit Jahren, dass die Supraleitung stark von der nanoskaligen Eigenschaften beeinflusst und in mancher Hinsicht sogar optimiert.

"Das Ziel nach der Gordon Bell Prize wurde, dass Supercomputing-Anwendung zu nehmen und zu erfahren, ob dieser inhomogenen Streifen oder erhöhte sank die Temperatur erforderlich, um den Übergang zu erreichen", sagte Wells. "Durch die Entdeckung, dass Striping führt zu einem starken Anstieg der kritischen Temperatur, können wir nun die Frage stellen: Gibt es eine optimale Inhomogenität?"

In einer idealen Welt könnte ein Material werden in einer leichter erreicht und erhalten niedrige Temperatur supraleitend, wodurch ein Großteil der begleitenden Kosten für die Kühlung Infrastruktur.

"Der nächste Schritt in unseren Fortschritt ist ein schwieriges Problem«, sagte Wells. "Aber aus unserem Labor Sicht, alle wichtigen Werkzeuge für die Untersuchung dieses Phänomens geeignet - die rechnerische Codes haben wir geschrieben, die Neutronenstreuung, die uns zu nanoskaligen Eigenschaften untersuchen lassen - stehen uns hier."

Quelle: http://www.ornl.gov/

Last Update: 27. October 2011 03:03

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