Nagrody Nobla z dziedziny fizyki ciała. Natalia Marczak Fizyka Stosowana, semestr VII

Transkrypt

1 Nagrody Nobla z dziedziny fizyki ciała stałego Natalia Marczak Fizyka Stosowana, semestr VII

2 Zaczęł ęło o się od Alfred Bernhard Nobel ( )

3 Nadprzewodnictwo Kamerlingh-Onnes Heike ( ) 1926) Skroplenie helu: 1908 r. Nadprzewodnictwo: 1911 r. Nobel: 1913 r.

4

5 Co ciekawego dzieje się w tak niskich temperaturach? drgania atomów w niemal zanikają zachowanie elektronów w przewodnictwa jest zdeterminowane przez reguły y mechaniki kwantowej

6 Jeden z istotnych problemów, nad którym się zastanawiano, dotyczył wtedy wartości oporu elektrycznego gdy T 0. Przypuszczenia: R = 0 lub R = Ku wielkiemu zaskoczeniu okazało o się, że e :

7 W rtęci schłodzonej do temperatury - 269º C opór r elektryczny całkowicie znika. Tę metaliczną rtęć w odróżnieniu od zwykłych ych przewodników w (np. miedzi, aluminium) nazwano nadprzewodnikiem,, a samo zadziwiające zjawisko - nadprzewodnictwem.

8 Teoria nadprzewodnictwa, teoria BCS John Bardeen Leon N. Cooper J. Robert Schrieffer Nobel: 1972 r.

9 Podstawa teorii: pary Coopera sa bozonami, dzięki czemu podlegają kondensacji Bosego-Einsteina. Skondensowane pary potrafią bezoporowo poruszać się we wnętrzu nadprzewodnika.

10 W wyniku efektywnego przyciagania elektrony łącz czą się w pary, które przy odpowiednio niskiej temperaturze poruszają się w sposób b spójny, tak jak jeden obiekt złożony z ony z składnik adników. Jest to tzw. kondesat par Coopera

11 Złącze Josephsona Brian David Josephson (1940) Nobel: 1973 r. Będąc c jeszcze studentem, przewidział, że

12 po zetknięciu 2 nadprzewodników w nawet bez zewnętrznego napięcia popłynie prąd! Jeżeli eli natomiast przyłożymy ymy stałe e napięcie U U

13 to zostanie wyindukowany prąd: Zarówno stały y prąd d (dla U=0) jak też zmienny (dla U 0) U są wywołane dyfundowaniem elektronowych par Coopera.

14 Nadprzewodnictwo w materiałach ach ceramicznych Georg Bednorz (1950) Alexander MüllerM (1927) Nobel: 1987 r.

15 * normalnie, bez strontu (x=0), jest to izolator * w zakresie domieszkowania 0,05<x<0,15 pojawia się stan nadprzewodzący * maksymalna temperatura krytyczna T C = 36 K

16 Nadprzewodniki klasyczne i wysokotemperaturowe

17 Nadprzewodnictwo i nadciekłość Alexei A. Abrikosov (1928) Vitaly L. Ginzburg (1916) Anthony J. Leggett (1938) Nobel: 2003 r.

18 Ugięcie promieni Roentgena przez kryształy Max von Laue ( ) Nobel: 1914 r.

19 Laue doszedł do wniosku, że e jeżeli eli λ Rentg < λ świat wiatło to można fale te wykryć za pomocą odpowiedniej siatki dyfrakcyjnej. Naturalna siatka dyfrakcyjna dla prom X kryształy (odległości między sąsiednimi, s siednimi, regularnie ułożonymi onymi atomami sąs rzędu m) Dyfrakcja promieni rentgenowskich pozwalała zbadać budowę atomów, oraz zmierzyć długość fali tych promieni.

20 Kryształ NaCl dyfrakcja na pojedynczym krysztale obraz dyfrakcyjny składa się z zespołu u plamek dyfrakcja na próbce polikrystalicznej (duża a liczba chaotycznie ustawionych kryształków) koncentryczne pierścienie Dowód regularnego ułożenia u atomów w w kryształach ach.

21 Badanie struktury kryształów w przy użyciu u promieni Roentgena William Henry Bragg ( ) William Lawrence Bragg ( ) Nobel: 1915 r.

22

23 n rząd d widma d odległość między płaszczyznamip znając d możemy obliczyć λ

24 Badania na polu struktury kryształów przy użyciu u promieni Roentgena Karl Manne Georg Siegbahn ( ) Nobel: 1924 r.

25 Odkrył m.in. serię miękkiego promieniowania rentgenowskiego opracował metodę pomiaru długod ugości fali promieniowania rentgenowskiego

26 Wysokorozdzielcza spektroskopia elektronowa Kai M Siegbahn (1918) Nobel: 1981 r.

27 Spektroskopia neutronowa Bertram N. Brockhouse ( ) Nobel: 1994 r.

28 Spektroskopia - jest to nauka o powstawaniu i interpretacji widm powstających w wyniku oddziaływa ywań wszelkich rodzajów w promieniowania na materię. Techniki spektroskopowe dzieli się ze względu na naturę promieniowania stosowanego w danej technice

29 Techniki oparte na promieniowaniu elektromagnetycznym Spektroskopia: Ramana świetlna: UV, IR rentgenowska dielektryczna

30 Techniki oparte na promieniowaniu cząstkami Spektroskopia: elektronowa neutronowa mas sił

31 Mikroskop elektronowy Ernst Ruska ( ) Nobel: 1986 r.

32

33 Mikroskop elektronowy przyrząd, w którym powiększony obraz przedmiotu otrzymuje się za pomocą wiązki elektronowej, odchylonej i skupionej przez soczewki elektronowe. Skonstruowany w 1931 r.

34 Budowa mikroskopu elektronowego

35 trzykrotka biała (Tradescantia virginiana) - przekrój j przez łodygę pyłek lilii złocistej z (Lilium auratum)

36 pyłek Hibiscus schizopetalus pyłki różnych r roślin

37 Skaningowy mikroskop tunelowy Gerg Binning (1947) Heinrich Rohrer (1933) Nobel: 1986 r.

38 Skaningowy mikroskop tunelowy - mikroskop ze skanującą sondą; ; umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni materiałów w przewodzących ze zdolności cią rozdzielczą rzędu pojedynczego atomu. Pozwala badać powierzchnię ciał stałych w skali atomowej przez wykorzystanie zjawiska tunelowego.

39 Rekonstrukcja powierzchni krzemu o orientacji (111)

40

41 Bibliografia i inne