Коллективное туннелирование электронов

27.07.2009

В сверхпроводнике электроны связаны в пары, причем длина этой связи, так называемая длина когерентности, составляет несколько десятков нанометров. С ними возможно интересное явление: квантовое проскальзывание фазы.

Суть его состоит в том, что с позиции квантовой механики электроны в какой-то степени связаны в пару, а в какой-то - нет. Причем соотношение этих степеней колеблется. Если вдруг в некий момент времени электроны окажутся несвязанными, небольшой участок сверхпроводника на мгновение утратит способность проводить сверхпроводящий ток. Когда же диаметр этого сверхпроводника будет много меньше длины когерентности, то он совсем утратит сверхпроводимость - другим парам не удастся обойти внезапно возникшее препятствие.

До сих пор считалось, что такое может происходить только с отдельными электронными парами. Однако ученые из Иллинойсского университета во главе с профессорами Алексеем Безрядиным и Полом Гольбратом обнаружили аналогичный эффект макроскопического масштаба: в тонкой сверхпроводящей проволочке сразу сто тысяч электронных пар испытали проскальзывание фазы. При этом выделилось тепло и проволочка, нагревшись, перестала быть сверхпроводящей.

В соответствии с законами классической механики такое поведение невозможно: все эти электроны не должны были перейти в новое состояние, поскольку им нужно сначала преодолеть энергетический барьер. Подчиняясь же квантовым законам, они сумели под ним туннелировать, причем всей группой сразу.

"Наши результаты подтвердили, что законы квантовой механики работают даже для больших систем", - говорит Алексей Безрядин.

<< Назад: Ионные жидкости ищут путь к британским бизнесменам 28.07.2009

>> Вперед: Робот следит за происшествиями в городе 26.07.2009

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Спасение коралловых рифов пересадкой доноров 10.12.2024

Ученые из Университета Бар-Илана предложили пересаживать фрагменты экосистемы здорового коралла на поврежденный. В результате здоровая экосистема помогает кораллу восстановиться. В новом исследовании был применен метод "пересадки экосистемы кораллового рифа". Он заключается в том, что со здорового рифа берется разнообразное сообщество организмов, в том числе беспозвоночных и микробов, выращивается на терракотовой плитке, а потом вместе с плиткой переносится на поврежденный риф. Эксперименты показали заметное улучшение здоровья кораллов: повысилась эффективность фотосинтеза и увеличилась популяция симбиотических водорослей. Результаты показали, что пересадка здоровой экосистемы может значительно повысить жизнестойкость и физиологические функции кораллов. Важным элементом эксперимента являются сами терракотовые плитки. Они повторяют сложную 3D-структуру природных коралловых рифов и обеспечивают удобную среду для разнообразных организмов. Ученые подробно описали проведенный эк ...>>

Разработана долговечная алмазная батарея 10.12.2024

Британские ученые построили уникальную батарею, способную работать тысячелетиями. Это устройство, получившее название алмазной батареи, основано на использовании радиоактивного изотопа углерода-14 и может стать революцией в мире энергетики. Принцип работы алмазной батареи схож с работой солнечных панелей, но с одной важной разницей: вместо света она использует радиоактивный распад углерода-14. Углерод-14 - это радиоактивный изотоп, известный по методу радиоуглеродного датирования, который широко применяется в археологии и геологии для определения возраста органических материалов. При распаде углерода-14 высвобождаются электроны, которые алмазная структура улавливает и преобразует в электрический ток. Этот процесс обеспечивает стабильное и долговечное производство энергии, так как период полураспада углерода-14 составляет около 5700 лет. Алмазная батарея обладает рядом значительных преимуществ: 1. Долговечность: Благодаря стабильности радиоактивного изотопа устройство способ ...>>

Влияние просмотра телевизора на размер мозга 09.12.2024

Продолжительный просмотр телевизора может негативно сказаться на здоровье мозга, снижая объем серого вещества - области, где сосредоточены нейроны, ответственные за обработку информации. Эти данные были получены в рамках исследования, проведенного командой ученых из Школы общественного здравоохранения Блумберга при Университете Джонса Хопкинса. Возглавлял проект Райан Догерти. Ученые анализировали данные крупного долгосрочного исследования "Развитие риска коронарных артерий у молодых взрослых" (CARDIA), начатого в 1985 году при поддержке Национального института сердца, легких и крови США. В исследовании участвовали более 5000 человек из четырех городов Соединенных Штатов, и его цель заключалась в изучении факторов, влияющих на здоровье на протяжении жизни. Один из аспектов, изученных в рамках CARDIA, был связан с привычками участников, включая время, проводимое перед экраном телевизора. Выяснилось, что те, кто смотрел телевизор более 1,4 часа в день, к 50 годам теряли около 0,5% ...>>

Найдена причина образования новых нервных клеток 09.12.2024

Возможность восстановления нервных клеток - одна из самых загадочных и желанных целей в современной медицине. Немецкие ученые из Дрезденского технического университета, возглавляемые Михаэлем Брандом, сделали важный шаг в этом направлении, изучив уникальные способности рыбы-зебры. Исследователи обнаружили, что регенерация тканей головного мозга у этой рыбы связана с воспалительной реакцией, которая запускает процесс образования новых нервных клеток. Рыба-зебра, небольшой пресноводный организм, стала популярной моделью для изучения регенерации благодаря своей способности восстанавливать ткани, включая мозг, даже после серьезных повреждений. В ходе экспериментов ученые установили, что воспаление, возникающее в поврежденной ткани, играет ключевую роль в регенерации. Это открытие удивительно, поскольку у млекопитающих воспаление обычно приводит к образованию рубцов, блокирующих восстановление нервных клеток. У млекопитающих, включая человека, после повреждений головного мозга формиру ...>>

Вкус вируальной реальности 08.12.2024

Ученые из Гонконга представили уникальное устройство, способное воспроизводить разнообразные вкусы, словно в сказке. Гаджет, напоминающий обычный леденец, позволяет "почувствовать" вкус в виртуальной реальности. Это не просто развлечение, а шаг в будущее, где технологии могут в корне изменить наше восприятие мира. Гаджет использует метод ионофореза - воздействия электрического тока для управления вкусовыми рецепторами языка. В его конструкции предусмотрены девять каналов, заполненных ароматизированными гидрогелями. Когда через них проходит электрический ток, гели выделяют химические вещества, создающие вкусовые ощущения. Это позволяет пользователю почувствовать сладкий, кислый, соленый, горький и умами вкусы без реального употребления пищи. Для имитации вкусов в составе гидрогелей использованы такие безопасные компоненты, как сахар, соль, лимонная кислота и экстракты натуральных продуктов: вишни, молока, зеленого чая, маракуйи, дуриана и грейпфрута. Устройство потребляет минималь ...>>

Случайная новость из Архива Белковый гидрогель для доставки лекарств 28.09.2019 Группа ученых из Школы инженерии Тандона при Нью-Йоркском университете (США) создала первую биосовместимую систему доставки лекарств на основе белков, которая настолько прочная, что может жить в организме более двух недель и способна обеспечить устойчивое высвобождение лекарств. Этот гидрогель - важный шаг для будущего доставки лекарств, тканевой инженерии и регенеративной медицины. Гидрогели представляют собой трехмерные полимерные сети, которые из раствора превращаются в гель в ответ на физические или химические воздействия - например, на температуру или кислую среду. В эти полимерные матрицы, как в капсулу, можно помещать грузы, такие как небольшие молекулы. Новый гидрогель состоит из одного белкового домена (участка полипептидной цепи белка) и переходит из раствора в гель при низких температурах. Он проявляет многие из тех же свойств, что и синтетический гидрогель. Его главное преимущество - биосовместимость, поэтому его лучше использовать в биомедицине. В своем эксперименте ученые поместили в гидрогель молекулу куркумина. Они обнаружили, что гидрогель стабилизируется за счет молекулярного переплетения белковых нановолокон, создавая пористую матрицу, способную связывать небольшую молекулу, которая боится воды. Вместе с этой молекулой запутанность волокон повышается, что обеспечивает механическую целостность и термостабильность гидрогеля. Благодаря этому гидрогель, попадая в организм человека, разрушается медленнее, а лекарство высвобождается дольше. В дальнейшем исследователи попытаются разработать гидрогели белка, которые смогут реагировать на определенные температуры для различных применений доставки лекарств.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2024