விசித்திரமான உலோகம் குவாசிபார்டிகல்களில் படமெடுக்கிறது

நீண்ட YbRh2Si2 கம்பியின் எலக்ட்ரான் நுண்ணோக்கி படத்தை ஸ்கேன் செய்கிறது. லியாங் சென்/நேடெல்சன் ஆராய்ச்சி குழு/ரைஸ் பல்கலைக்கழகத்தின் பட உபயம்.

ரைஸ் பல்கலைக்கழகத்தில் சமீபத்திய குவாண்டம் இரைச்சல் சோதனைகளில் ஒரு ‘விசித்திரமான உலோக’ குவாண்டம் பொருள் விசித்திரமாக அமைதியாக இருந்தது. அறிவியலில் ஒரு ஆய்வறிக்கையில் தெரிவிக்கப்பட்டுள்ளது, ‘ஷாட் சத்தம்’ எனப்படும் குவாண்டம் சார்ஜ் ஏற்ற இறக்கங்களின் அளவீடுகள், அசாதாரணமான திரவ வடிவில் விசித்திரமான உலோகங்கள் வழியாக மின்சாரம் பாய்கிறது என்பதற்கான முதல் நேரடி ஆதாரத்தை வழங்குகிறது. அரை துகள்கள் எனப்படும் கட்டணம்.

“சாதாரண கம்பிகளுடன் ஒப்பிடும்போது சத்தம் வெகுவாக அடக்கப்படுகிறது” என்று கட்டுரையின் தொடர்புடைய ஆசிரியரான ரைஸின் டக்ளஸ் நேடெல்சன் கூறினார். “ஒருவேளை இது குவாசிபார்டிகல்ஸ் நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட விஷயங்கள் அல்ல என்பதற்கான சான்றாக இருக்கலாம் அல்லது அவை அங்கு இல்லை மற்றும் மிகவும் சிக்கலான வழிகளில் நகர்வுகளை வசூலிக்கின்றன. கட்டணம் எவ்வாறு கூட்டாக நகரும் என்பதைப் பற்றி பேச சரியான சொற்களஞ்சியத்தை நாம் கண்டுபிடிக்க வேண்டும்.

யட்டர்பியம், ரோடியம் மற்றும் சிலிக்கான் (YbRh2Si2) ஆகியவற்றின் துல்லியமான 1-2-2 விகிதத்துடன் குவாண்டம் முக்கியமான பொருளின் நானோ அளவிலான கம்பிகளில் சோதனைகள் செய்யப்பட்டன. ஆஸ்திரியாவில் உள்ள வியன்னா தொழில்நுட்ப பல்கலைக்கழகத்தின் (TU Wien) திட-நிலை இயற்பியலாளரான சில்க் பாஷென் என்பவரால் கடந்த இரண்டு தசாப்தங்களாக இந்த பொருள் ஆழமாக ஆய்வு செய்யப்பட்டது. இது அதிக அளவு குவாண்டம் சிக்கலைக் கொண்டுள்ளது, இது மிகவும் அசாதாரணமான (‘விசித்திரமான’) வெப்பநிலை சார்ந்த நடத்தையை உருவாக்குகிறது, இது வெள்ளி அல்லது தங்கம் போன்ற சாதாரண உலோகங்களின் நடத்தையிலிருந்து மிகவும் வேறுபட்டது.

இத்தகைய சாதாரண உலோகங்களில், ஒவ்வொரு குவாசிபார்டிகல் அல்லது தனித்தனி அலகு, எண்ணற்ற எலக்ட்ரான்களுக்கு இடையே கணக்கிட முடியாத சிறிய இடைவினைகளின் விளைவாகும். 67 ஆண்டுகளுக்கு முன்பு முதன்முதலில் முன்மொழியப்பட்ட குவாசிபார்டிகல் என்பது குவாண்டம் மெக்கானிக்கல் கணக்கீடுகளின் நோக்கங்களுக்காக ஒரு குவாண்டம் பொருளாக அந்த தொடர்புகளின் ஒருங்கிணைந்த விளைவை பிரதிநிதித்துவப்படுத்த இயற்பியலாளர்கள் பயன்படுத்தும் ஒரு கருத்து ஆகும்.

சில முந்தைய கோட்பாட்டு ஆய்வுகள் ஒரு விசித்திரமான உலோகத்தில் உள்ள மின்னூட்டத்தை அத்தகைய குவாசிபார்டிகல்களால் சுமந்து செல்ல முடியாது என்று பரிந்துரைத்துள்ளன. ஷாட் இரைச்சல் சோதனைகள், நேடெல்சனின் ஆய்வகத்தின் முன்னாள் மாணவரும், கட்டுரையின் முதன்மை ஆசிரியருமான லியாங் சென் மற்றும் பிற ரைஸ் மற்றும் TU வீன் ஆராய்ச்சியாளர்களுடன் சேர்ந்து, இந்த யோசனையை சோதிக்க முதல் நேரடி அனுபவ ஆதாரங்களை சேகரிக்க நடல்சனை அனுமதித்தது.

“ஷாட் இரைச்சல் அளவீடு அடிப்படையில் ஏதோ ஒரு வழியாகச் செல்லும்போது சார்ஜ் எவ்வளவு துல்லியமாக இருக்கிறது என்பதைப் பார்ப்பதற்கான ஒரு வழியாகும்,” என்று நடல்சன் கூறினார். “நான் ஒரு மின்னோட்டத்தை ஓட்டினால், அது தனித்தனியான சார்ஜ் கேரியர்களைக் கொண்டிருக்கும். அவை சராசரி விகிதத்தில் வருகின்றன, ஆனால் சில சமயங்களில் அவை காலப்போக்கில் நெருக்கமாக இருக்கும், சில சமயங்களில் அவை வெகு தொலைவில் இருக்கும்.

YbRh2Si2 படிகங்களில் நுட்பத்தைப் பயன்படுத்துவது குறிப்பிடத்தக்க தொழில்நுட்ப சவால்களை முன்வைத்தது. ஷாட் இரைச்சல் பரிசோதனைகளை ஒற்றை மேக்ரோஸ்கோபிக் படிகங்களில் செய்ய முடியாது, மாறாக, நானோஸ்கோபிக் பரிமாணங்களில் மாதிரிகள் தேவை. எனவே, மிகவும் மெல்லிய ஆனால் இன்னும் முழுமையான படிகத் திரைப்படங்களின் வளர்ச்சியை அடைய வேண்டியிருந்தது, இது கிட்டத்தட்ட பத்தாண்டு கடின உழைப்பிற்குப் பிறகு TU Wien இல் பாஸ்சென் மற்றும் அவரது கூட்டுப்பணியாளர்களால் நிர்வகிக்கப்பட்டது. அடுத்து, மனித முடியை விட சுமார் 5000 மடங்கு குறுகலான இந்த மெல்லிய படலங்களில் இருந்து கம்பிகளை வடிவமைக்கும் போது, ​​அந்த அளவிலான பரிபூரணத்தை பராமரிக்க சென் ஒரு வழியைக் கண்டுபிடிக்க வேண்டியிருந்தது.

இயற்பியல் மற்றும் வானியல் பேராசிரியரும், ஆய்வின் முதன்மை கோட்பாட்டாளருமான ரைஸ் இணை ஆசிரியரான கிமியாவோ சியின் கூற்றுப்படி, 2016 ஆம் ஆண்டில் பாஸ்சென் ரைஸில் வருகை தரும் அறிஞராக இருந்தபோது, ​​அவர், நடல்சன் மற்றும் பாஸ்சென் ஆகியோர் இந்த சோதனைகளுக்கான யோசனையை முதலில் விவாதித்தனர். 2001 இல் அவர் வெளியிட்ட குவாண்டம் விமர்சனக் கோட்பாட்டுடன் ஒத்துப்போகிறது, அவர் பாஸ்செனுடன் கிட்டத்தட்ட இரண்டு தசாப்த கால ஒத்துழைப்பில் தொடர்ந்து ஆய்வு செய்தார்.

“குறைந்த ஷாட் இரைச்சல், வினோதமான உலோகத்தன்மையின் அடிப்படையிலான குவாண்டம் விமர்சனத்தின் மற்ற முகவர்களுடன் சார்ஜ்-கரண்ட் கேரியர்கள் எவ்வாறு பிணைக்கப்படுகின்றன என்பதைப் பற்றிய புதிய புதிய நுண்ணறிவுகளைக் கொண்டுவந்தது” என்று Si, அதன் குழுவானது குவாசிபார்டிகல் படத்தை நிராகரிக்கும் கணக்கீடுகளைச் செய்தது. “குவாண்டம் விமர்சனத்தின் இந்த கோட்பாட்டில், எலக்ட்ரான்கள் உள்ளூர்மயமாக்கலின் விளிம்பிற்கு தள்ளப்படுகின்றன, மேலும் ஃபெர்மி மேற்பரப்பில் எல்லா இடங்களிலும் குவாசிபார்டிகல்கள் இழக்கப்படுகின்றன.”

நடல்சனின் கூற்றுப்படி, விசித்திரமான உலோக நடத்தையை வெளிப்படுத்தும் டஜன் கணக்கான மற்ற சேர்மங்களில் ஏதேனும் அல்லது எல்லாவற்றிலும் இதேபோன்ற நடத்தை ஏற்படுமா என்பது பெரிய கேள்வி.

“சில நேரங்களில் இயற்கை உங்களிடம் ஏதோ சொல்வது போல் உணர்கிறீர்கள்,” என்று அவர் கூறினார். “நுண்ணிய, அடிப்படை இயற்பியல் மிகவும் வேறுபட்டதாக இருந்தாலும், இந்த ‘விசித்திரமான உலோகத்தன்மை’ பல்வேறு உடல் அமைப்புகளில் காண்பிக்கப்படுகிறது. உதாரணமாக, காப்பர்-ஆக்சைடு சூப்பர் கண்டக்டர்களில், நுண்ணிய இயற்பியல் நாம் பார்த்துக் கொண்டிருக்கும் ஹெவி-ஃபெர்மியன் அமைப்பை விட மிகவும் வித்தியாசமானது. அவை அனைத்தும் இந்த நேரியல்-இன்-வெப்பநிலை எதிர்ப்பைக் கொண்டிருப்பதாகத் தெரிகிறது, இது விசித்திரமான உலோகங்களின் சிறப்பியல்பு ஆகும், மேலும் அவற்றில் உள்ள நுண்ணிய கட்டுமானத் தொகுதிகள் எதுவாக இருந்தாலும் சுயாதீனமாக ஏதாவது பொதுவானது நடக்கிறதா என்று நீங்கள் ஆச்சரியப்பட வேண்டும்.

Source link

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *