इससे पहले, हम
सुपरकंडक्टर्स के साथ मिले थे, लेकिन यह सामग्री बहुत सारी दिलचस्प चीजें छिपाती है। सुपरकंडक्टर्स सुपर कंप्यूटर के संचालन में बहुत महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। क्या विशेष रूप से, आप से पूछना इन इंजनों के संचालन के दौरान जारी गर्मी को कम करने की समस्या को हल करने में। आज हम "गैर-मानक" सुपरकंडक्टर्स के अध्ययन को विपरीत स्पिन क्षण वाले इलेक्ट्रॉनों के ट्रिपल जोड़े के साथ विचार करेंगे। पेचीदा लगता है, है ना? यह क्या है, यह कैसे काम करता है, और वैज्ञानिकों ने इसके बारे में कैसे सोचा हम उनकी रिपोर्ट से सीखेंगे। चलो चलते हैं।
अध्ययन का आधारजैसा कि हम जानते हैं, एक "मानक" सुपरकंडक्टर में विपरीत स्पिन वाले इलेक्ट्रॉनों के जोड़े होते हैं, जिन्हें लियोन कूपर के सम्मान में कूपर्स कहा जाता है, जिन्होंने 1956 में इस तरह के जोड़े के सिद्धांत का वर्णन किया था।
लियोन कूपरहालांकि, अगर सुपरकंडक्टर गैर-समान रूप से आदेशित फेरोमैग्नेट के संपर्क में है, तो सतह पर सुपरकंडक्टिविटी का एक विदेशी प्रकार उत्पन्न होता है। ऐसी स्थिति में, स्पिन-ट्रिपलेट राज्य के तीन स्वरूपों में से एक में एक साथ बंधे हुए इलेक्ट्रॉन होते हैं।
बहुलता * एक परमाणु या अणुओं के स्पिन का लक्षण वर्णन है। उदाहरण के लिए, एक सिंगललेट दो कणों की एक प्रणाली है जिसका कुल स्पिन 0 है।
वर्तमान में, ऐसी घटनाओं का कोई भौतिक प्रमाण नहीं है, हालांकि फेरोमैग्नेट्स की मदद से अतिचालकता की उपस्थिति देखी जाती है। हालांकि, वैज्ञानिक इस घटना के अस्तित्व को सैद्धांतिक रूप से साबित करने के प्रयासों को नहीं छोड़ते हैं।
यह अध्ययन एक सैद्धांतिक मॉडल प्रस्तुत करता है जो किसिपार्टिकल्स के घनत्व में विशेषता विशेषताओं को प्रदर्शित करता है, जो एक ही स्पिन के साथ ट्रिपल जोड़े की उपस्थिति का संकेत है। मुख्य उपकरण टनलिंग स्पेक्ट्रोस्कोपी (एचएफएस) को स्कैन कर रहा था, जिसका उपयोग राज्यों के घनत्व को मापने के लिए ट्रिपल जोड़े की स्पिन विशेषताओं को प्रकट करने के लिए किया गया था। लेकिन मुख्य परीक्षण अल / EuS / Ag - एल्यूमीनियम / यूरोपियम (II) सल्फाइड / चांदी था।
कई शोधकर्ताओं का मानना है कि हाइब्रिड हेट्रोस्ट्रक्ट्स सुपरकॉन्स्ट्रक्टर-फेरोमैग्नेट भविष्य की कंप्यूटिंग की नींव के मुख्य घटकों में से एक हैं। एक ही स्पिन वाले कूपर जोड़े
ऊर्जा अपव्यय * के बिना स्पिन जानकारी ले सकते हैं, जिससे इसकी खपत में काफी कमी आती है।
ऊर्जा अपव्यय * - अतिरंजित कहावत, गर्मी में ऊर्जा का संक्रमण।
हालांकि, फिलहाल यह एक ही स्पिन के साथ ट्रिपल के अस्तित्व को साबित करना संभव नहीं है, अधिक सटीक रूप से, मिश्रित स्पिन के साथ ट्रिपल से ऐसे ट्रिपल को भेद करना असंभव था। यह एक विशिष्ट हस्ताक्षर की कमी के कारण है, जो दो राज्यों को अलग करने में मदद करेगा।
इसके अलावा, यह समझना भी सार्थक है कि स्पिन-निर्भर चरण संक्रमण एस / एफ संरचना में सुपरकंडक्टर के पक्ष में बहुत कमजोर होंगे। इन सभी सिद्धांतों का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने एस / एफआई / एन संरचना में राज्यों (एलडीओएस) के स्थानीय घनत्व का अध्ययन करने का फैसला किया, जहां एस एक सुपरकंडक्टर है, एफआई गैर-कोलीनियर चुंबकीयकरण के साथ फेरोमैग्नेटिक इन्सुलेटर है, और एन एक सामान्य (साधारण) कंडक्टर है।
वैज्ञानिकों ने ध्यान दिया कि उनसे पहले किसी ने भी इस तरह के प्रयोग नहीं किए थे। वे पहले यह निर्धारित करने में सफल रहे कि एक ही स्पिन और मिश्रित स्पिन वाले राज्य एलडीओएस संरचनाओं के स्तर पर भिन्न हैं।
शून्य ऊर्जा के चारों ओर परिणामस्वरूप ट्रिपल ज़ोन एलडीओएस में शून्य पूर्वाग्रह वोल्टेज के आसपास सममित दो-शिखर संरचनाओं के गठन की ओर जाता है। ट्रिपल ज़ोन की चौड़ाई विशेष रूप से एक ही स्पिन वाले राज्यों के अनुपात और मिश्रित स्पिन वाले राज्यों पर निर्भर करती है। सुपरकंडक्टर के तत्काल आसपास के क्षेत्र में फेरोमैग्नेट की उपस्थिति का एक ही परिणाम है।
अनुसंधान के परिणामएलडीओएस गणना की एक श्रृंखला के बाद, वैज्ञानिकों ने सैद्धांतिक अंतर चालकता (डीआई / डीवी) की पहचान की, जिसे कुछ प्रायोगिक मापदंडों के रूप में प्रस्तुत किया जा सकता है, इसलिए बोलने के लिए, चर। इन मापदंडों में तापमान (0 से ऊपर) और पूर्वाग्रह में जोड़े गए वोल्टेज के मॉड्यूलेशन का आयाम शामिल है, जो माप के लिए आवश्यक है।
अल / EuS / Ag नमूने की परत की मोटाई।गणना किए गए परिणामों की तुलना टनलिंग स्पेक्ट्रोस्कोपी से की गई थी, अर्थात मापा परिणामों के साथ, एक सामान्य धातु और एक अल / यूरो / एजी नमूने के बीच dI / dV। एसटीएस माइक्रोस्कोप द्वारा किए गए मापों के दौरान, तापमान 290 एमके (मिलिकेल्विन) था, जो अल परत के लिए महत्वपूर्ण सुपरकंडक्टिविटी तापमान की तुलना में काफी कम है, जो टीसी = 1.7 के।
शोधकर्ता अपने महत्वपूर्ण अवलोकन पर भी ध्यान देते हैं - अल और ईयूएस परतों के बीच एक ऑक्साइड परत का गठन। यह नियोप्लाज्म नॉनकॉलियर मैग्नेटिक ऑर्डरिंग के निर्माण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जो बदले में ट्रिपल जोड़े के गठन में मुख्य भूमिकाओं में से एक निभाता है।
एक अल / EuS / एजी नमूने के सुरंग स्पेक्ट्रोस्कोपी के परिणाम।तब वैज्ञानिकों ने सुरंग स्पेक्ट्रम को मापकर तीन-परत के नमूने को चिह्नित करने का निर्णय लिया। मापों को 4 समूहों में वर्गीकृत किया गया था (ऊपर चित्र: हो)।
समूह बी माइक्रोस्कोप सुई के स्थान से मेल खाता है, जहां स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए टनलिंग संपर्क बहुत शोर है या सुपरकंडक्टिविटी खुद ही दबा दी जाती है। इस तरह के परिणाम शायद ही कभी देखे गए थे और नमूने के सतह दोषों से बंधे थे।
ग्रुप सी हार्ड ज़ोन * से मेल खाता है, जो स्पिन-स्वतंत्र टनलिंग में काफी सामान्य है और अक्सर मानक अल / एजी नमूनों में मनाया जाता है।
हार्ड और सॉफ्ट गैप * (हार्ड और सॉफ्ट गैप) - अगर राज्यों का घनत्व एक विस्तारित ऊर्जा सीमा में शून्य हो जाता है, तो इसे हार्ड ज़ोन कहा जाता है; यदि राज्यों का घनत्व केवल एक ऊर्जा मूल्य के लिए शून्य हो जाता है, तो यह एक नरम क्षेत्र है।
इस अध्ययन के लिए सबसे महत्वपूर्ण समूह डी और ई हैं, जिन्हें क्रमशः ट्रिपलेट ज़ोन और शून्य पूर्वाग्रह की चोटियों का स्पेक्ट्रम कहा जाता था।
प्राप्त आंकड़ों को एक ही समझ में आने वाली प्रणाली में जोड़ा जाना चाहिए। यह इस के लिए है कि नॉनकॉलिनियर मैग्नेटाइजेशन का एक मॉडल बनाया गया था। सैद्धांतिक आंकड़ों के आधार पर, वैज्ञानिकों ने सुझाव दिया है कि एक ट्रिपल ज़ोन की विशेषताओं की उपस्थिति, चुंबकीयकरण की कम से कम दो दिशाओं (यानी, नॉनकॉलिनियर मैग्नेटाइजेशन वाले क्षेत्रों) से मेल खाती है। शोधकर्ताओं का मानना है कि ये दो स्पष्ट क्षेत्र नमूने की संरचना के कारण हैं, या यूएएस की आंतरिक परत और अल की सतह परत (चित्र ए, बी और सी नीचे)।
चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन पर मॉडल की निर्भरता।इसके अलावा, फेरोमैग्नेटिक इंटरफ़ेस को पहचानने वाले उन्मुख चुंबकीय डोमेन के बीच स्पिन मिश्रण की एक निश्चित डिग्री प्रदान करनी चाहिए।
यह देखते हुए कि माप परिणाम BCS सिद्धांत के साथ अधिक सुसंगत हैं, जो कूपर जोड़े पर आधारित है, यह माना जा सकता है कि फेरोमैग्नेटिक परत बहुत पतली है। चूंकि यूरोपीय संघ की परत के अधिकांश भाग नैनोक्रिस्टलाइन हैं, जिन्हें टीईएम माप के माध्यम से जाना जाता है, बड़ी संख्या में डोमेन के समानांतर माप ने एक न्यूनतम औसत चुंबकीयकरण दिखाया। लेकिन ट्रिपल ज़ोन की विशेषताओं को केवल स्थानीय रूप से बढ़े हुए डोमेन के मामले में मनाया जाता है। यह एक साथ अध्ययन किए गए डोमेन (एक लेजर स्पॉट के तहत) की संख्या को बहुत कम करता है। यह चुंबकीय डोमेन में संरचनात्मक परिवर्तनों के लिए अतिचालकता की संवेदनशीलता की उच्च डिग्री की पुष्टि करता है।
ऊपर प्रस्तावित मॉडल की विश्वसनीयता की पूरी तरह से पुष्टि करने के लिए, वैज्ञानिकों ने कई एसटीएस माप किए, लेकिन एक बाहरी चुंबकीय क्षेत्र का उपयोग किया। इन मापों के परिणाम ऊपर की छवि में दिखाए गए हैं।
शोधकर्ताओं ने ध्यान दिया कि बाहरी चुंबकीय क्षेत्र की अनुपस्थिति में, नमूने में चुंबकीय डोमेन में चुंबकीयकरण की एक यादृच्छिक दिशा होती है, जो एक दूसरे से स्वतंत्र होती हैं (ऊपर छवियों में काले तीर), और फेरोमैग्नेट (ग्रे तीर) के इंटरफेस पर चुंबकीय क्षणों का पता लगाया जाता है।
बाहरी चुंबकीय क्षेत्र के संपर्क में आने पर, नमूने में चुंबकीय क्षणों को एक बाहरी क्षेत्र की तरह, दिशा में पुन: व्यवस्थित किया जाता है।
इससे पहले, हमने पहले से ही सीखा है कि अल और EuS परतों के बीच एक ऑक्साइड परत बनता है। तथ्य यह है कि EuO (यूरोपोपियम ऑक्साइड) के कण, जो कि EuS की तुलना में अधिक क्यूरी तापमान वाला एक फेरोमैग्नेट है, की खोज की गई थी। तदनुसार, EuO कण नॉनकॉलिनियर मैग्नेटाइजेशन के साथ संरचनात्मक सुविधाओं के निर्माण में भी भाग लेते हैं।
इसने शोधकर्ताओं को एक एंटीपैरल समानांतर कॉन्फ़िगरेशन का नेतृत्व किया: सतह चुंबकीय क्षणों और नमूना के थोक में चुंबकीयकरण की दिशा के बीच। यह यूरोपीय संघ / अल संरचना में EuS के फेरोमैग्नेटिक ऑक्साइड परत के गठन के लिए सटीक रूप से सूक्ष्म स्तर पर प्राप्त किया जा सकता है।
अध्ययन के अधिक विस्तृत अध्ययन के लिए, मेरी सलाह है कि आप
यहां उपलब्ध वैज्ञानिकों की रिपोर्ट देखें।
उपसंहारयह अध्ययन सुपरकंडक्टर + फेरोमैग्नेट संरचना को साकार करके सुपरकंडक्टर्स के लिए विदेशी राज्यों के गठन की संभावना का अध्ययन करने के उद्देश्य से किया गया था। और वे सफल हुए। सैद्धांतिक और व्यावहारिक डेटा अच्छे परिणाम दिखाते हैं। ट्रिपल कप के गठन पहले अभ्यास में साबित नहीं हुए हैं, लेकिन अब यह घटना आगे के अध्ययन और विश्लेषण के अधीन होगी।
टनलिंग स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करके व्यावहारिक प्रयोगों ने वैज्ञानिकों के सैद्धांतिक अनुसंधान के आधार पर गणना के वास्तविक प्रमाण दिखाए हैं।
वैज्ञानिकों ने ध्यान दिया कि मुख्य घटकों में से एक के रूप में EuS के उपयोग ने न केवल उत्कृष्ट स्पिन ध्रुवीकरण को प्राप्त करना संभव बनाया, बल्कि सुपरकंडक्टर और फेरोमैग्नेट के बीच एक ऑक्साइड परत भी बनाया, जिसने केवल ट्रिपल जोड़े के गठन में योगदान दिया।
इस अध्ययन ने न केवल असामान्य ट्रिपल कूपर जोड़े के गठन की पुष्टि की, बल्कि ऊर्जा अपव्यय को कम करते हुए, स्पिन की जानकारी के संचरण की प्रक्रिया को नियंत्रित करने की संभावना पर आगे के अध्ययन के लिए दरवाजा भी खोल दिया। और इससे कंप्यूटर प्रौद्योगिकी का निर्माण हो सकता है, इस तरह की समस्याओं से रहित हो सकता है क्योंकि बड़ी मात्रा में गर्मी, उच्च ऊर्जा खपत, आदि। और यह महान है, ऊर्जा की बचत के सभी संभावित तरीकों में आधुनिक मानव जाति की बड़ी रुचि को देखते हुए, जो अभी तक दुर्भाग्य से असीमित नहीं है।
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