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Posted in | Nanomaterials

Application informatique de mieux étudier les propriétés nanométriques dans les supraconducteurs

Published on August 10, 2010 at 4:33 AM

Les matériaux supraconducteurs, qui transmettent la puissance sans résistance, se retrouvent pour un fonctionnement optimal de haute et basse densité de charge varie en fonction de l'échelle nanométrique, selon les recherches effectuées au Département de l'Énergie Oak Ridge National Laboratory.

Dans la recherche vers une meilleure compréhension de la dynamique derrière supraconductivité à haute température, les scientifiques ont réécrit le code ORNL de calcul pour le modèle numérique de Hubbard qui, auparavant assumé de cuivre composé de matériaux supraconducteurs cuprates connu sous le nom d'être homogène - la densité d'électrons mêmes - d'atome en atome.

Les chercheurs ont constaté que les grappes atome avec des rayures inhomogène de densité inférieure (en rouge) augmenter la température critique nécessaire pour atteindre l'état supraconducteur.

L'auteur principal, Thomas Maier et ses collègues Gonzalo Alvarez, Michael Summers et Thomas Schulthess a reçu de l'Association for Computing Machinery Gordon Prix Bell il ya deux ans pour leur application informatique de hautes performances. L'application a été utilisée pour examiner les inhomogénéités nanométriques dans les supraconducteurs qui a longtemps été remarqué, mais reste inexpliquée.

Le document est publié dans Physical Review Letters.

«Cuprates et autres composés chimiques utilisés comme supraconducteurs nécessitent des températures très froides, presque le zéro absolu, à une transition d'une phase de résistance à aucune résistance", a déclaré Jack Wells, directeur du Bureau de la planification institutionnelle et un ancien dirigeant du groupe Computational Materials Sciences.

L'azote liquide est utilisé pour les supraconducteurs frais dans la transition de phase. Le froid le matériau conducteur doit obtenir pour atteindre la résistance sans phase de supraconducteur, les infrastructures moins efficaces et plus coûteuses sont l'alimentation supraconducteur. Ces infrastructures comprennent celles utilisées sur les trains à lévitation magnétique, imagerie par résonance magnétique des hôpitaux, des accélérateurs de particules et de certains services publics d'électricité de la ville.

En résolution angulaire des expériences de photoémission et des études de transport sur un matériau qui présente des cuprates rayée inhomogénéité électroniques, les scientifiques pendant des années a observé que la supraconductivité est fortement affectée par les caractéristiques nanométriques et à certains égards, même optimisé.

«L'objectif suivant le Prix Gordon Bell a été de prendre cette application de calcul intensif et de savoir si ces bandes inhomogène augmenté ou diminué la température requise pour atteindre la transition", a déclaré Wells. «En découvrant qui mène entrelacement à une forte augmentation de la température critique, nous pouvons maintenant poser la question: y at-il une hétérogénéité optimale?"

Dans un monde idéal, un matériau peut devenir supraconducteur à une température facilement atteint et maintenu bas, éliminant une grande partie du coût d'accompagnement de l'infrastructure de refroidissement.

«La prochaine étape dans notre progression est un problème difficile", a déclaré Wells. "Mais du point de notre laboratoire de vue, tous les principaux outils adaptés pour l'étude de ce phénomène - les codes de calcul que nous avons écrit, les expériences de diffusion de neutrons qui nous permettent d'examiner les propriétés nanométriques - sont disponibles pour nous ici."

Source: http://www.ornl.gov/

Last Update: 27. October 2011 03:03

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