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Applicazione di calcolo per studiare meglio Proprietà Nanoscale nei superconduttori

Published on August 10, 2010 at 4:33 AM

Materiali superconduttori, che trasmettono il potere senza resistenza, si trovano a svolgere in modo ottimale quando ad alta e bassa densità di carica varia a seconda del livello di nanoscala, secondo una ricerca effettuata presso il Dipartimento di Energia di Oak Ridge National Laboratory.

In una ricerca verso una migliore comprensione delle dinamiche che stanno superconduttività ad alta temperatura, gli scienziati ORNL riscritto il codice di calcolo per il modello numerico di Hubbard che in precedenza assunto rame composto materiali superconduttori cuprati conosciuto come dev'essere omogenea - la stessa densità di elettroni - da atomo per atomo.

I ricercatori hanno scoperto che i cluster atomo con strisce disomogeneo di minore densità (indicata in rosso) aumentare la temperatura critica necessaria per raggiungere lo stato superconduttore.

L'autore Thomas Maier e colleghi Gonzalo Alvarez, Michael Summers e Thomas Schulthess ha ricevuto la Association for Computing Machinery Gordon Bell Prize due anni fa per le loro alte prestazioni delle applicazioni informatiche. L'applicazione ora è stato utilizzato per esaminare la disomogeneità nanoscala nei superconduttori che era stato a lungo notato, ma resta non spiegato.

Il documento è pubblicato su Physical Review Letters.

"Cuprati e altri composti chimici usati come superconduttori richiedono temperature molto fredde, avvicinandosi allo zero assoluto, la transizione da una fase di resistenza o nessuna resistenza", ha detto Jack Wells, direttore dell'Ufficio di pianificazione istituzionale e di un ex gruppo di Computational Materials Sciences leader.

L'azoto liquido viene usato per raffreddare i superconduttori in transizione di fase. Il freddo del materiale conduttivo deve arrivare a raggiungere la resistenza senza fase superconduttore, i meno efficienti e più costose sono le infrastrutture di alimentazione superconduttore. Tali infrastrutture sono quelli utilizzati sui treni a levitazione magnetica, risonanza magnetica all'ospedale, gli acceleratori di particelle e alcune utility città di potenza.

In angolo risolta esperimenti di fotoemissione e studi sul trasporto su un materiale che presenta cuprati strisce disomogeneità elettronica, gli scienziati per anni ha osservato che la superconduttività è fortemente influenzato dalle caratteristiche nanoscala e in alcuni rispetto anche ottimizzato.

"L'obiettivo dopo la Gordon Bell Prize è stato quello di assumere che l'applicazione di supercalcolo e sapere se queste strisce disomogeneo aumentata o diminuita la temperatura necessaria per raggiungere transizione", ha detto Wells. "Con la scoperta che porta lo striping a un forte aumento della temperatura critica, possiamo ora porci la domanda: c'è una disomogeneità ottimale?"

In un mondo ideale, un materiale potrebbe diventare superconduttore a temperatura facilmente raggiunto e mantenuto basso, eliminando gran parte dei costi che accompagnano l'infrastruttura di raffreddamento.

"Il prossimo passo nel nostro corso è un problema difficile", ha detto Wells. "Ma dal punto del nostro laboratorio di vista, tutti i principali strumenti adatti per lo studio di questo fenomeno - i codici di calcolo che abbiamo scritto, gli esperimenti di scattering di neutroni che ci permettono di esaminare le proprietà su scala nanometrica - sono a disposizione di noi qui".

Fonte: http://www.ornl.gov/

Last Update: 4. October 2011 04:58

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