ХГЛЕПХРЕКЭ ТЮГЮ МСКЭ

ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПерсТ (Перспективные Технологии) наноструктуры сверхпроводники алмазные пленки фуллерены Том 2, выпуск 21 15 ноября 1995 г. В этом выпуске: КОНКУРС * Действующий 3х-компонентный сквид-магнитометр для компенсации помех в биомагнитных исследованиях * ВТСП керамика как полноценный объект для исследований - метод синтеза - первые эксперименты СВЕРХПРОВОДНИКИ * Симметрия сверхпроводящей щели в ВТСП: ни s-, ни d-волна, ни их суперпозиция * О сверхпроводимости La_2CuO_4+x. (мю)SR эксперимент - в пользу расслоенного основного состояния * К сверхпроводимости в YBa_2Cu_3Se_7-x. Сенсация или ошибка? * Точка зрения д-ра Л.И.Чубраевой: европейцы "сломались" под неразумно тяжелым грузом * Индуктивный токоограничитель с ВТСП экраном. Сначала был ...ЭНИН НАНОСТРУКТУРЫ * SET еще не дозрел до эталона * Дробные заряды во взаимодействующих электронных системах * Куда движется "субмикрон"? ФУЛЛЕРЕНЫ * О твердости фуллереноподобных фаз. Попытка достичь алмазной * Фуллерены из нафталина НОВЫЕ ИЗДАНИЯ * Указатель патентов "Фуллерены и другие углеродные кластеры" КОНФЕРЕНЦИИ * 29.11.95, ИФП РАН, Москва. Научная сессия ООФА РАН "Физика твердотельных наноструктур" * 25.02.95-01.03.96, Москва. Зимняя школа по прикладной сверхпроводимости * 28-30.08.96, Kanazawa, Japan. 5th Internat. Symp. Magnetic Bearings И далее подробно ... КОНКУРС Ниже мы помещаем комментарии к трем работам, выдвинутым на участие в конкурсе "Лучшая работа" направления "Сверхпроводимость" ГНТП "АНФКС" * Действующий 3х-компонентный сквид-магнитометр для компенсации помех в биомагнитных исследованиях К настоящему времени магнитоизмерительные системы на основе ВТСП сквидов, работающие при температуре жидкого азота, являются наиболее реальным практическим выходом высокотемпературной сверхпроводимости. За 9 лет после открытия ВТСП созданы варианты сквид-систем для биофизики, геофизики, неразрушающего контроля, магнитной микроскопии и т.д. В ряде задач магнитометры на основе ВТСП сквидов вполне способны конкурировать с их низкотемпературными аналогами. На повестке дня стоит создание многоканальных систем с низким уровнем шума, малыми размерами, простой и дешевой электроникой регистрации сигнала. Начало следующему поколению сквид-систем было положено Дрангом (Drung) с сотрудниками (см. ЎНовости ВТСПЎ 1994, 2(18)), создавшему сквид- магнитометр гелиевого уровня охлаждения с упрощенной электроникой съема сигнала, работающий без согласующих цепей и модуляции потока. В схеме Дранга непосредственное подключение сквида к усилителю без устройства согласования импедансов источника сигнала (сквида) и предусилителя стало возможным в результате увеличения крутизны преобразования сквида dV/dФe до 300-1000мкВ/Фo (Фo - квант магнитного потока) за счет его особой конструкции, сравнительно легко реализующейся для низкотемпературных ниобиевых сквидов. Величина dV/dФe для ВТСП сквидов около 60мкВ/Фo. Возможно ли создание безмодуляционной схемы считывания сигнала для этих сквидов? Положительный ответ на этот вопрос был получен на физическом факультете МГУ (проект N 92082, рук. д.ф.-м.н. О.В.Снигирев). В процессе работы над модернизацией сканирующей магнитоизмерительной аппаратуры [1] были найдены принципиально новые решения для ряда ее элементов, существенно упростившие потокозапирающую схему системы регистрации сигнала со сквида. Основой разработанного магнитометрического канала является специальный малошумящий предусилитель (ПУ) [2], работающий в жидком азоте и размещаемый рядом со сквидом. Он обладает рекордно низким уровнем белого шума (около 0,2нВ в единичной полосе частот) и широкой, более 100кГц полосой пропускания. Типичные ВТСП сквиды с сопротивлениями 1-10Ом имеют тепловой шум в пределах 0,15 - 0,42нВ/Гц^(1/2). Шумовые характеристики азотного ПУ позволяют непосредственно снимать сигнал со сквида без согласующего устройства и дополнительной модуляции - демодуляции (МДМ) регистрируемого сигнала. Отсутствие МДМ существенно упрощает всю электронную часть магнитометрического канала и одновременно улучшает частотные и динамические характеристики прибора, а также уменьшает его габариты [4]. Объем охлаждаемого предусилителя менее 3см^(3), а теплая (300К) часть электроники может поместиться в спичечном коробке. Созданный на основе тонкопленочного YBCO сквида на бикристаллической подложке [3] магнитометрический канал имеет следующие характеристики: - полоса пропускания - выше 100кГц, - скорость слежения - 5_10^5 Фo/c, - динамический диапазон - 120дБ, - уровень белого шума - 2_10^(-5) Фo/Гц^(1/2), - потребляемая мощность - 200мВт. К тому же он обладает рекордно малоразмерной электроникой, высокой надежностью и может служить прототипом для нового поколения многоканальных ВТСП сквид-систем. На конкурс "Лучшая работа года" выставляется действующий трехкомпонентный ВТСП сквид-магнитометр, предназначенный для компенсации помех при биомагнитных измерениях, который можно будет увидеть "живьем", пощелкать тумблерами и походить рядом с магнитиком в руках.Используемые в магнитометре ВТСП квантовые интерферометры изготовлены по уникальной для России технологии, освоенной на физическом факультете МГУ, в стране аналогов не имеют, а безмодуляционная схема регистрации сигнала с ВТСП сквида создана впервые в мире. Публикации по представляемой магнитоизмерительной системе: 1.S.A.Gudoshnikov, O.V.Snigirev, I.I.Vengrus, K.Е.Andreev. Magnetic Microscope Based on YBCO Bicrystal Thin Film dc SQUID operation at 77K. Cryogenics, 1994, V.34, PP.883-885. 2.N.N.Ukhansky, S.A.Gudoshnikov, I.I.Vengrus, O.V.Sni-girev. "Low Noise Liquid- Nitrogen-Cooled Preamplifier for a High-Tc SQUID", - in: Proc. of 5th International Superconductive Electronics Conference (ISEC'95), September 18-21, 1995 Nagoya, Japan, pp. 346-348. 3.И.И.Bенгрус, С.И.Красносвободцев, М.Ю.Куприянов и др. Тонкопленочный ВТСП СКВИД-магнитометр на бикристаллической подложке SrTiO . СФХТ, 1993, т.6, N8, с.1730 -1748. 4S.A.Gudoshnikov, N.N.Ukhansky, L.V.Matveets I.I.Ve-ngrus, K.E.Andreev, O.V.Snigirev and S.I.Krasno-svobodtsev. "High-Tc DC SQUID magnetometer system for high-resolution magnetic imaging", VIII Trilateral Ukrainian-Russian-German seminar on high-temperature superconductivity (Lviv, Ukraine, September 5 - 9, 1995). *Реабилитация керамики как полноценного объекта для исследований ИХФ РАН представляет на конкурс две работы, непосредственного вытекающие одна из другой. В первой из них, описанной в статье "Микроструктура и сверхпроводящие свойства механоактивированных высокотемпературных сверхпроводников YBa_2_Cu_3_O_7-дельта" (СФХТ,1994,7(4)), авторы предложили и реализовали оригинальный метод синтеза керамических образцов YBaCuO c применением механической активации. Метод позволяет контролировать результирующий размер зерен в диапазоне от 1 до 50мкм. Образцы отличаются особой химической чистотой вследствие полного исключения "зеленой фазы" и одностадийности процесса синтеза без промежуточных дроблений, перетираний и других неконтролируемых воздействий. При этом реализуется высокая плотность образцов (до 97% от монокристаллической) и оптимальные сверхпроводящие параметры (Тс=92К, степень ромбического искажения (b-a)/(a+b)=0,0084). Кроме того, авторы решили проблему определения размеров зерен из магнитных измерений единообразно для всех типов микроструктур. Это позволило впервые провести целенаправленное изучение свойств и внутренней структуры зерен в зависимости от их размеров, четко доказав существование корреляции между размерами зерен, с одной стороны, и расстояниями между границами двойникования в плоскости ab и толщиной слоев вдоль оси с, с другой. Установленный факт увеличения плотности границ двойникования при уменьшении размеров зерен позволяет понять и несколько заниженные значения кислородного индекса, которые, как правило, характерны для мелкозернистых образцов, и увеличение более чем на порядок внутрикристaллического критического тока в мелких зернах. В работе впервые продемонстрированы глобальные изменения, происходящие с кривыми магнитного гистерезиса (в постоянном магнитном поле), магнитной проницаемости и восприимчивости (в переменном поле) при последовательном уменьшении размеров зерен. Теперь, исследуя новый керамический образец YBa_2_Cu_3_O_7-дельта у вас не будет ощущения, что вы имеете дело каждый раз с новым соединением. Опираясь на выводы представляемой работы и имея информацию о распределении зерен в образце по размерам, вы заранее сможете предсказать поведение всех магнитных характеристик. Руководитель проекта - Л.Г.Щербакова Авторский коллектив: А.А.Вишнев, И.В.Колбанев, А.С.Красильников, Л.Г.Мамсурова, В.П.Олешко, К.С.Пигальский, Н.Г.Трусевич, Л.Г.Щербакова Во второй работе, "Намагниченность мелкозернистого YBa_2_Cu_3_O_7-дельта вблизи первого критического поля" (опубликованной в ФНТ, 1995, 21(1)), исследованы макроскопические свойства сверхпроводящих керамик, полученных описанным выше методом. Казалось бы, на фоне огромного числа публикаций по данной тематике трудно найти "нехоженную тропу". Однако, в данном случае сказалось неоправданно малое внимание, которое уделялось исследованию именно керамик из-за зависимости их свойств от микроструктуры конкретного образца. Авторскому коллективу проекта "Зерно" (руководитель Мамсурова Л.Г.) удалось обратить "вред во благо" и показать, что в случае соизмеримости средних размеров зерен с глубиной проникновения (лямбда) в керамических ВТСП наблюдаются те же размерные эффекты, которые присущи классическим сверхпроводникам. Более того, полученный ими результат свидетельствует о том, что поведение намагниченности такого сложного объекта, как мелкозернистая ВТСП керамика, можно описать на количественном уровне практически из "первых принципов" (по крайней мере, в области высоких температур Т>78К, когда процессы пиннинга относительно слабы), для чего необходимо учесть лишь величину (лямбда), характерную для данного объекта и правильно отразить размеры зерен в образце. В представленной на конкурс работе продемонстрировано, в какой степени размерный фактор (отношение размера зерна D к глубине проникновения магнитного поля (лямбда)) сказывается на пороговых полях образования первых (семи) вихрей и кривую намагниченности в целом. Оказалось, что в ВТСП малых размеров (D пропорционально (лямбда)) формирование вихревой структуры происходит по своим, отличным от случая массивных сверхпроводников, законам. Для них реализуется достаточно широкий интервал магнитных полей ((дельта)H>10H_c1), в котором в каждом зерне присутствует лишь счетное число вихрей. В этом случае авторам удалось точно решить задачу расчета обратимой намагниченности для случая D пропорционально (лямбда) в области не слишком больших (по сравнению с Нс1) полей. Важно отметить, что основные особенности полученной кривой М(Н) (положение максимума, начальный наклон и абсолютная величина намагниченности) близко соответствуют экспериментально наблюдающимся для мелкозернистой керамики при достаточно высоких температурах Т>78К и это без каких-либо подгоночных параметров! Авторы работы: А.С.Красильников, Л.Г.Мамсурова, Н.Г.Трусевич, Л.Г.Щербакова, К.К.Пухов. СВЕРХПРОВОДНИКИ *Симметрия сверхпроводящей щели в ВТСП В работе [1] предложена теория, согласно которой в ВТСП не является ни s-волной, ни d-волной, ни их суперпозицией. Таким образом, противоречие между s- и d-спариванием снимается на качественно новом уровне, а в рамках выдвинутой гипотезы, по мнению ее авторов, удается описать все известные экспериментальные факты. Ключевым элементом предложенной теории является учет в рамках двумерной модели электронного строения ВТСП не только особенностей плоскостей CuO_2, но и их окружения, например, цепочек Cu-O в соединении Y-Ba-Cu-O. Это находит отражение как в зонной структуре, так и во взаимодействии носителей. Эффективное взаимодействие, приводящее к формированию сверхпроводящего состояния, считается авторами [1] притягательным в плоскостях и отталкивательным в цепочках. Рассматривается двухзонная модель электронного строения с учетом межзонных переходов. "Двухзонность" обусловлена наличием цепочек и плоскостей, а не существованием разных типов атомов в слоях CuO_2. При этом зоны частично пересекаются, так что при движении по поверхности Ферми мы переходим из области, физически соответствующей носителям в плоскостях, к области, соответсвующей носителям в цепочках. Аналитическое решение задачи, полученное в рамках теории среднего поля, продемонстрировало сильную анизотропию щели, а также то, что (дельта) имеет разные знаки в этих областях. Следовательно, на поверхности Ферми у (дельта) обязательно есть нули, однако оказывается, что они расположены не в направлениях k_x=k_y, как должно было бы быть в случае d-спаривания, а рядом с ними. К тому же из-за того, что поверхность Ферми состоит из двух "лепестков", у (дельта) имеются не 4, а целых 8 нулей! Вместе с тем, эффективное взаимодействие в плоскости соответствует притяжению носителей, что, вообще говоря, характерно для s-волны. Таким образом, предложенная модель обладает свойствами как s-, так и d-спаривания, но параметр порядка при этом не является ни s-волной, ни d-волной. Отметим, что согласно одной из последних экспериментальных работ [2], на поверхности Ферми у (дельта) имеется именно 8 нулей и именно вблизи направлений k_x=k_y. Авторам [1] удалось дать объяснение противоречивым результатам экспериментов по туннелированию, ЯМР и рамановскому рассеянию. В рамках развитой модели удается описать также свойства висмутовых ВТСП, поскольку плоскости Bi-O в этих соединениях играют роль цепочек Cu-O в иттриевых системах. Модель без дополнительных предположений воспроизводит БКШевское поведение щели в ВТСП с электронным допированием, поскольку в них имеются только плоскости CuO_2, а следовательно, (дельта) не меняет знак. Природа спаривающих взаимодействий в плоскостях CuO_2, вообще говоря, авторами не конкретизируется, но если предположить, что имеет место электрон-фононное взаимодействие носителей в совокупности с сильным кулоновским отталкиванием, то удается воспроизвести изотопический эффект в ВТСП, а также тот факт, что с ростом Tc он уменьшается. Кроме того отметим, что предложенная теория предсказывает незначительную (относительно сверхпроводников с d-спариванием) чувствительность ВТСП к немагнитным примесям, что действительно наблюдается на эксперименте. Однако остаются невыясненными многие принципиальные вопросы (например, природа спаривания в ВТСП). Неясен также механизм рассеяния носителей на магнитных примесях. Поскольку к настоящему моменту однозначно установлено, что ВТСП относятся к сильнокоррелированным системам, то использованное авторами приближение среднего поля может быть не совсем корректным. Подтвердить или опровергнуть еще одну гипотезу высокотемпературной сверхпроводимости может только эсперимент, в частности, систематическое изучение выхода кислорода из цепочек Cu-O, что должно приводить к уменьшению анизотропии и исчезновению нулей у (дельта) на поверхности Ферми. 1. R. Combescot, X. Leyronas, preprint (1995). 2. H. Ding et al. Phys. Rev. Lett. 74, 2784 (1995). * О сверхпроводимости в La_2_CuO_4+x. Новый (mu)SR эксперимент в пользу расслоенного основного состояния Как сообщалось в предыдущем сюжете на эту тему (ПерсТ, 1995,2(20)), уникальность системы La_2_CuO_4+x заключается в том, что при одной и той же концентрации избыточного кислорода х ее сверхпроводящие свойства зависят от того, каким образом этот кислород распределен по образцу - однородно или с образованием новой фазы. При этом существенным моментом является возможность управлять процессом диффузии кислорода, просто отбирая образцы различного структурного совершенства. Имея в руках такой объект, можно вернуться к проблеме основного состояния La_2_CuO_4+x в частности, и легированной плоскости CuO_2 вообще. На эту тему имеется довольно обширный теоретический материал [обзоры 1,2 и ссылки в них]. Суммируя основные выводы теоретических изысканий, общее заключение можно свести к тому, что однородное распределение дырок в купратной плоскости неустойчиво относительно образования металлических капель, т.е. фазового расслоения. При этом размеры получающихся металлических и диэлектрических областей зависят от подвижности легирующих ионов, создающих соответствующие дырки. Так оказалось, что единственной подвижной примесью в купратных СП является кислород в La_2_CuO_4+x, и только в этой системе реализуется макроскопическое фазовое расслоение. Однако, принято считать, что все остальные купраты расслоены на микроуровне с размером неоднородностей около 30-50(Ангстрем), что чрезвычайно трудно для прямого экспериментального обнаружения. Косвенным наблюдениям в самых разных системах посвящены уже три конференции с одним и тем же названием "Phase separation in cuprate superconductors". Прямое обнаружение микроскопического фазового расслоения можно было зафиксироватьь с помощью метода (mu)SR (muon spin relaxation), пользуясь тем удачным обстоятельством, что нелегированные купраты обладают магнитным порядком. При этом любая сегрегация дырок в СuO плоскости будет оставлять позади себя каким-то образом упорядоченную систему спинов. Конечно, если соответствующие области имеют ограниченный размер (около 100(Ангстрем) или даже меньше), то дальний порядок может не восстановиться, но ближний или, в крайнем случае, замедление флуктуаций зарегистрировать все же можно. Такие эксперименты [3] были проведены объединенной группой исследователей из Дубны и РНЦ КИ на сверхпроводящих монокристаллах La_2_CuO_4+x, в которых макроскопическое фазовое расслоение отсутствует. Основной их результат заключается в регистрации двух фаз, одна из которых парамагнитная (и металлическая), а в другой наблюдаются спиновые флуктуации с очень низкими частотами, что говорит о близости этой фазы к состоянию типа спинового стекла. Таким образом обнаружено, что макроскопически однородная система является неоднородной (расслоенной) на микроуровне и экспериментальные данные свидетельствуют в пользу электронного механизма этого расслоения. Полученный результат дает серьезные основания полагать, что действительно легированная купратная плоскость является неустойчивой относительно однородного распределения носителей, и основное состояние системы с большой вероятностью является расслоенным. 1. V.J.Emery and S.A.Kivelson Physica C, 1993, 209, p.597 2. Э.Л.Нагаев УФН, 1995,165, с. 529 3. V.Yu.Pomjakushin, A.A.Zakharov, V.N.Duginov et al. to be published *К сверхпроводимости в YBa_2_Cu_3_Se_7. Сенсация или ошибка? В журнале "Письма в ЖТФ" (1995, 21(10), 67) была опубликована статья В.Д.Шабетника, С.Ю.Бутузова, В.И.Плаксия (Центральный научно- исследовательский испытательный институт МО РФ, г.Москва) "Высокотемпературное сверхпроводящее соединение YBa_2_Cu_3_Se_7 с Тс=371К". В небольшой заметке на трех страницах содержится, по крайней мере, два сенсационных результата: создание соединения YBa_2_Cu_3_Se_7 со структурой типа "1-2-3" и сверхпроводимость почти при температуре кипения воды. К сожалению, проверить, действительно ли создано соединение YBa_2_Cu_3_Se_7-x с указанной решеткой, как утверждают авторы, а тем более повторить технологию, невозможно, т.к. о ней сказано лишь, что она "оригинальная" и приведены весовые проценты исходных элементов Y, Ba, Cu, Se. Рентгенограммы, доказывающие наличие соединения, не приведены, хотя они увеличили бы доверие к авторам столь сенсационного результата, не раскрывая их know how. Есть веские сомнения в принципиальной возможности получения такого соединения, учитывая, что ионный радиус селена очень велик и составляет почти 0,2нм. Авторы констатируют даже получение строго стехиометрического состава YBa_2_Cu_3_Se_7-x с х=0, что пока не реализовано и для соединения YBa_2_Cu_3O_7-x. Большие нарекания вызывает и описание измерительной части работы. Каким образом с помощью измерителя Е7-12 авторами достигнута чувствительность измерения относительного изменения индуктивности катушки, равная 3х10^(-8) (цифра приведена в работе)? Удивление вызывает и то, что величины изменения магнитной восприимчивости при переходе в сверхпроводящее состояние не практически, а точно совпадают у YBa_2_Cu_3_О_7 и YBa_2_Cu_3_Se_7. Более того, совпадают даже экспериментальные точки обеих кривых вблизи перехода, что заставляет задуматься о правильности работы их установки. Не будем останавливаться на более мелких "огрехах" авторов: величине Тс=98К в YBa_2_Cu_3_О_7 (по восприимчивости); использованию ферромагнетиков для контактов; оценке количества сверхпроводящей фазы. Хотя публикация в официальном журнале появилась относительно недавно, научная общественность знала об этом сенсационном результате уже несколько лет, в частности из публикации в "Рабочей газете". Были попытки проверить результаты авторов. В Московском институте стали и сплавов Я.М.Муковский (в присутствии сотрудников других институтов) пытался обнаружить переход на образце, переданном ему авторами, однако, получил отрицательный результат. Как относиться к статье вышеприведенных авторов? Поскольку открытие комнатной сверхпроводимости явится фундаментальным и выдающимся достижением физики, в этом случае, возможно, должен работать принцип: Ўне проходите мимоЎ. Т. е. нужна дальнейшая экспертиза образцов. Есть сведения, что P.Chu (Houston Univ., США) уже вовсю включился в попытки синтеза ВТСП на основе селеновых соединений, а у всех еще в памяти его блистательный прорыв к Y-системе после первого сообщения о высокотемпературной сверхпроводимости в La-системе. А.И.Головашкин *Мнение д-ра Л.И.Чубраевой: европейцы "сломались", взвалив на свои плечи неразумно тяжелый груз Представленная в предыдущем выпуске ПерсТ'а информация о нулевом в перспективе рейтинге сверхпроводниковых генераторов была мне известна значительно раньше. Она свалилась как снег на голову участников (в том числе и мою) EUCAS'95 в теплом июльском Эдинбурге. Однако уже две недели спустя в Колумбусе (Огайо, США) на CEC/ICMC'95 был распространен другой прогноз, в котором общие данные по перспективам применения сверхпроводимости выглядели иначе. Рынок для сверхпроводниковых устройств к 2020 г.: Электроника 46 %. Энергетика 18 %. Медицина 11 %. Транспорт 9 %. Другие 16 %. Среди энергетических устройств как особо перспективные отмечены: синхронные двигатели и генераторы, ограничители тока, кабели для линий передач и трансформаторы. Годовое потребление энергии в США распределяется следующим образом: электродвигатели - 64%, освещение - 25%, другие нужды - 11%. По оценкам американских специалистов только применение сверхпроводниковых генераторов и двигателей связано с реальным повышением КПД, которое оценивается в среднем как 0.7%. Эффект от применения остальных электротехнических устройств ориентирован в большей степени на другие показатели. Замена традиционных синхронных двигателей мощностью 125 л.с. и более на сверхпроводниковые позволит сэкономить в год около 30 млрд. кВт-час электрической энергии, замена турбогенераторов приведет к аналогичной экономии. При существующих в США ценах на электроэнергию общая экономия составит 1.2млрд. долл в год. Это касается только выигрыша от повышения КПД. Но у сверхпроводниковых машин есть и другие преимущества. В настоящее время в США в рамках программы Superconductivity Partnership Initiative ведутся следующие разработки: ф. General Electric с партнерами разрабатывает сверхпроводниковый турбогенератор мощностью 100МВА, фирма Reliance Electric - синхронный двигатель мощностью 125 л.с., фирма Lockheed Martin - ограничитель тока на 2.4кВ, EPRI руководит разработкой кабеля на 115кВ длиной30 м. Мне кажется, что отмеченный в ПерсТе демарш европейцев в отношении СП генераторов может быть объяснен следующим. Наиболее последовательные программы создания электротехнических устройств с использованием сверхпроводимости существовали в свое время в нашей стране и США. Они предусматривали движение от простого к сложному. И по крайней мере на уровне испытаний турбогенераторов со сверхпроводящей обмоткой возбуждения мощностью 20МВА завершились в обеих странах успешно. Европейские страны попытались покорить сверхпроводимость в электротехнике, сразу начав с создания машин большой мощности (в несколько сот мегаватт). Как следствие и в Италии, и во Франции, и в Германии результаты оказались не столь уж оптимистичными, что и определило в большой степени пессимистическую точку зрения европейских специалистов. Кстати, в сверхпроводимости левая рука не всегда знает, что делает правая. Вот выдержки из интервью, данного Грегом Юреком 13 сентября с.г. (Greg Yurek, фирма American Superconductor) для CNBC "View From the Top". Свое будущее фирма связывает с созданием сверхпроводниковых преобразователей энергии, двигателей, генераторов, трансформаторов, кабелей для линий передач. Среди основных заказчиков называются Electricite de France, ASEA Brown Bovery, Reliance Electric, Hydro Quebec, Pirelli Cable, Southern California Edison и др.. Очевидно, один этот перечень, охватывающий не только Америку, но и Европу, сразу вселит уверенность в сердца специалистов, преданных идее применения сверхпроводимости в электротехнике. И в заключение хотелось бы обратить внимание на то, что в журнале "Superconductor Industry" N 6 за 1995 г. опубликована информация о работах американской фирмы "Power Superconductor Applications" по созданию сверхпроводниковых генераторов реактивной мощности - синхронных компенсаторов. Фирма заканчивает испытания компенсатора мощностью 8МВА, 3600 об/мин с обмоткой ротора из Nb-Ti и гелиевым охлаждением. В 1996 г. планируется изготовление ротора с обмоткой возбуждения из ВТСП, а затем выпуск серии компенсаторов мощностью от 0.2 до 15МВА. У фирмы нет сомнений в наличии рынка на данные устройства. Хотелось бы только отметить, что первыми о перспективности сверхпроводниковых синхронных компенсаторов заговорили россияне, и большая теоретическая и экспериментальная работа была выполнена в рамках проекта "Компенсатор", активно поддержанного Н.А.Черноплековым. * Индуктивный токоограничитель с ВТСП экраном: российское изобретение инициировало развитие работ в мире Устройство для ограничения токов короткого замыкания в энергосистемах, содержащее цилиндрический ВТСП экран в качестве коммутатора магнитного потока, было разработано в Энергетическом институте им. Г.М. Jржижановского под руководством д.т.н. Ю.А. Башкирова. Эта работа была начата и продолжает выполняться по проектам IV секции направления "Сверхпроводимость" ГНТП "АНФКС". Результаты испытаний, проведенных на лабораторной модели токоограничителя, впервые были доложены в 1990 г. на конференции по прикладной сверхпроводимости, ASC'90 (Snowmass, США) [1]. Предложенное устройство сразу же заинтересовало ученых исследовательского института VPTI канадской электроэнергетической компании Hydro-Quebec, в результате чего разработки стали вестись совместно, что нашло свое отражение в докладе на конференции ASC'92 (Chicago, США) [2]. По-видимому, идея устройства несколько опередила свое время, поскольку настоящий всплеск работ по индуктивному токоограничителю произошел лишь в 1994 г., что было отмечено возросшим числом соответствующих докладов на конференции ASC'94 (Boston, США) [3- 9]. К разработке токоограничителя с ВТСП экраном помимо VPTI Hydro- Quebec [3] подключились ведущие промышленные фирмы (АВВ, Швейцария, [4]; General Electric, США, [5]) и исследовательские центры (Ben Gurion University, Израиль [6], Gentral Research Institute of Electric Power Industry, Япония [7]; Servico de Tecnicas Fisicas, Испания [8]; Institute of Electrical Engineering, Словакия [10]). Сотрудники перечисленных центров в своих публикациях ссылаются на работы российских исследователей [1,2] как на основополагающие. В настоящее время достижения зарубежных коллег в области создания и испытаний макетных образцов токоограничителя значительно опередили российские (вследствие больших финансовых ограничений у нас). Но все же отрадно, что работы, выполненные в рамках Госпрограммы ВТСП в период ее наивысшего подъема (1989-91 г.г.), легли в основу нового направления в мировой сильноточной сверхпроводимости. 1. Yu.A. Bashkirov et al. Current-Limiting Reactor Based on High-Tc Superconductors// IEEE Trans. Mag., 1991, 27(2), 1089. 2. L.S.Fleishman et al. Design Considerations for an Inductive High-Tc Superconducting Fault Current Limiter// IEEE Trans.Appl. Supercond., 1993, 3(1), 570. 3. Willen et al. Short Circuit Test Performance of Inductive High-Tc Superconductive Fault Current Limiters// IEEE Trans. Appl. Supercond., 1995, 5(2), 1047. 4. W.Paul et al. Test of 100 kw High-Tc Superconducting Fault Current Limiter// IEEE Trans. Appl. Supercond., 1995, 5(2), 1059. 5. L.Salasoo et al. Comparison of Superconducting Fault Limiter Concepts in Electric Utility Applications// IEEE Trans. Appl. Supercond., 1995, 5(2), 1079. 6. V.Meerovich et al. High-Tc Superconducting Inductive Current Limiter for 1kv/25A Performance// IEEE Trans. Appl. Supercond., 1995, 5(2), 1044. 7. M.Ichikawa et al. A Magnetic Shielding Type Superconducting Fault Current Limiter using a Bi2212 Thick Film Cylinder// IEEE Trans. Appl. Supercond., 1995, 5(2), 1067. 8. J.Acero et al. Current Limiter Based on Melt Processed YBCO Bulk Superconductors// IEEE Trans. Appl. Supercond., 1995, 5(2), 1071. 9. Yu.A. Bashkirov et al. Application of Superconducting Shields in Current-Limiting and Special-Purpose Transformers// IEEE Trans. Appl. Supercond., 1995, 5(2), 1075. 10. L.Jansak et al. Anomalous behavior of inductive fault current limiter models based of high-Tc superconductors// Physica C 1995, 247(3/4), 231. НАНОСТРУКТУРЫ * Куда движется "субмикрон"? При освоении наноструктур и даже поверхностных атомных структур полезно иногда взглянуть, как изменятся параметры интегральных схем за счет поступательного уменьшения размеров (масштабирования) их отдельных элементов в рамках "субмикрона" (если за границу между "нано-" и "субмикро-" принять 0,1мкм=100нм). Помещаемую ниже без комментариев прогнозную таблицу для случая КМОП ИС составили специалисты ф.IBM. Таблица. Тенденция масштабирования КМОП ИС на период с 1995 по 2004 г.г. Параметры 1980 1992 1995 1998 2001 2004 Напряжение питания, В - быстродействующие 5 5/3.3 3.3/2.5 2.5/1.8 1.5 1.2 - маломощные - 3.3/2.5 2.5/1.5 1.5/1.2 1.0 1.0 Литографическое разрешениение,мкм - общее 1.25 0.8 0.5 0.35 0.25 0.18 - уровень для затвора - 0.6 0.35 0.25 0.18 0.13 с коротким каналом Длина канала,мкм 0.9 0.6/0.45 0.35/0.25 0.2/0.15 0.1 0.07 Толщина изолятора затвора, нм 2.3 15/12 9/7 6/5 3.5 2.5 Относительная плотность 1.0 2.5 6.3 12.8 25 48 Относительная скорость - быстродействующие 1.0 1.4/2.0 2.7/3.4 4.2/5.1 7.2 9.6 - маломощные - 1.0/1.6 2.0/2.4 3.2/3.5 4.5 7.2 Отношение мощность/функции - быстрордействующие 1.0 0.9/0.55 0.47/0.34 0.29/0.18 0.12 0.077 - маломощные - 0.27/0.25 0.20/0.09 0.08/0.05 0.036 0.041 Отношение мощность/единица площади - быстродействующие 1.0 2.25/1.38 3.0/2.1 3.7/2.34 3.12 3.70 - маломощные - 0.7/0.63 1.25/0.6 1.02/0.72 0.90 1.97 Proc.IEEE, 1995, 83(4) * SET пока не дозрел до эталона Одноэлектронное туннелирование уже около 10 лет рассматривается как один из основных кандидатов на "замыкание" метрологического треугольника частота- напряжение-ток. Если связи частота - напряжение и напряжение - ток обеспечиваются через фундаментальные константы за счет эффекта Джозефсона и квантового эффекта Холла соответственно, то третья сторона "треугольника" (частота - ток) может быть замкнута одноэлектронным туннелированием. Однако для использования какого-либо прибора в качестве стандарта необходимо знать его флуктуационные характеристики. Специалисты Delft Univ. Technology (Нидерланды) изучили влияние размеров ЎцентральногоЎ электрода в одноэлектронном транзисторе (SET) на его основные параметры: самонагрев за счет инжекции горячих носителей, собственную емкость и зарядовый шум. Размер "островка" в исследованных образцах изменялся в диапазоне 0,17х0,17 - 5х5мкм^2. Авторы выявили, что теплоотвод от прибора ограничивается за счет электрон-фононного взаимодействия. Это, в свою очередь, приводит к разогреву островка и тем самым увеличивается вероятность туннелирования, экспоненциально зависящая от температуры. Ясно, что с увеличением размера ЎцентральногоЎ электрода условия теплоотвода улучшаются, однако при этом начинает возрастать зарядовый шум, связанный, в частности, с увеличением количества примесных состояний в диэлектрике туннельных барьеров. В работе использованы туннельные переходы Al-AlOx-Al при 10мК в магнитном поле порядка 2Тл для подавления сверхпроводимости электродов. Общий вывод из работы: даже при наилучшем компромиссном варианте с размером островка 1х1мкм^2 точность прибора снижается за счет самонагрева и зарядового шума. J. Appl. Phys., 1995, 78(4), 2830 * Дробные заряды во взаимодействующих электронных системах Двумерные электроны, помещенные в сильное перпендикулярное плоскости магнитное поле, обнаруживают многие удивительные свойства. Одним из них является дробный заряд у возбуждений в подобной системе, обнаруженный не так давно в экспериментах GoldmanЎа и Su. В системе невзаимодействующих электронов в магнитном поле происходит квантование электронных уровней, при этом число состояний (одночастичных) с нулевой кинетической энергией пропорционально магнитному полю. Дробный эффект Холла возникает в случае, когда число электронов несколько меньше, чем число допустимых состояний (одночастичных и с нулевой кинетической энергией). В отсутствие взаимодействия согласно принципу Паули два электрона не могут занимать одно и то же состояние. Формально это означает, что волновая функция, например, для двух электронов имеет нуль, когда их координаты совпадают. Оказывается, что для системы взаимодействующих электронов в магнитном поле, волновая функция многоэлектронной системы имеет три нуля в окрестности локализации электрона. Т.к. принцип запрета Паули тесно связан со статистикой электронов, то факт, что волновая функция в основном состоянии взаимодействующей системы в магнитном поле имеет три нуля, указывает на ее (статистики) изменение. Таким образом, с каждым электроном ассоциированы три нуля волновой функции. Все это так, пока на один электрон приходится площадь 3Ао (Ао - площадь, содержащая квант магнитного потока). Если электронов несколько меньше, чем необходимо (площадь на один электрон чуть больше 3Ао), то дополнительный нуль волновой функции будет локализован на неоднородностях потенциала. В новом эксперименте Goldman и Su создавали антиточку, которая представляла собой максимум электростатического потенциала. Потенциальный "холмик" был окружен несжимаемой электронной жидкостью с плотностью (3Ао)^-1. При измерении туннельной проводимости оказалось, что пики ее производной наблюдались при значениях напряжения, отвечающих заряду е/3, прямо указывая на дробную статистику возбуждений в режиме дробного квантового эффекта Холла. ФУЛЛЕРЕНЫ *К вопросу о твердости фуллереноподобных фаз. Новые попытки соревнования с алмазом Недавнее сообщение о необычайной твердости метастабильных продуктов обработки фуллеренов при высоких давлениях продолжают привлекать внимание исследователей. В ИФВД РАН (с участием сотрудников ВНИИАЛМАЗ и ФИАН) детально исследован процесс аморфизации фуллерена С60 при нагревании вплоть до 700С под высоким давлением (12,5ГПа). Обнаружено, что процесс начинается с частичной аморфизации (сохранение молекул С60 и образование промежуточных кристаллических фаз), а заканчивается полной аморфизацией с разрушением молекул С60 и образованием неупорядоченной сетки с большой долей sp^3 связей. При этом промежуточные фазы по механическим характеристикам примерно вдвое уступают характеристикам алмаза (образцы, обработанные при 400С имеют модуль Юнга 400ГПа и твердость по Виккерсу 28ГПа), в то время как полностью аморфизованные (500С) образцы приближаются по механическим свойствам к алмазу - 700 и 73ГПа, соответственно (для алмаза эти величины составляют около 1100 и 70-130ГПа). На физическом факультете Linkoping University (Швеция) исследованы механические свойства тонких пленок нитрида углерода CNx (x порядка 0,2), имеющих по данным электронной микроскопии высокого разрешения фуллереноподобную структуру. Пленки толщиной 300нм осаждали на кремниевую (001) подложку реактивным магнетронным напылением. Оцененные авторами из кривых нагрузка-смещение величины модуля Юнга и твердости составили 900 и 60ГПа, что оказалось существенно выше, чем у параллельно полученных и исследованных авторами пленок нитрида титана (600 и 20ГПа). Письма в ЖЭТФ. 1995, 62(4), 328 Phys.Rev.Lett. 1995, 75(7), 1336 *Фуллерены из нафталина В Advanced Technology Research Center (Mitsubishi Heavy Industries) предложен метод синтеза фуллеренов из нафталина с использованием микроволновой плазмы в атмосфере азота (расход 20л/мин). От ранее описанных метод отличается тем, что процесс в плазмотроне (оцененная авторами оптимальная температура 4500^оС, что соответствует мощности 630Вт) протекает при атмосферном давлении. Нафталин вводится в систему термическим испарением при 100С (парциальное давление 8мм рт.ст., cкорость образования сажи - 1г/ч). Сравнение результатов УФ- спектроскопии и жидкохроматографии свидетельствуют о меньшем содержании фуллеренов С60 и С70 в саже, чем при традиционном методе испарения графита. Простота введения углеродсодержащих источников позволяет использовать для этих целей как твердые, так и жидкие органические вещества и, что особенно привлекательно, металлоорганические (например, ферроцен), представляющие несомненный интерес при прямом синтезе фуллеридов. Appl.Phys.Lett. 1995, 67(7), 900 НОВЫЕ ИЗДАНИЯ Готовится к изданию библиографический указатель патентов "Фуллерены и другие атомные кластеры", содержащий 380 библиографических описаний патентных документов, охватывающих период с января 1988г. по июнь 1995г. Дата выпуска сборника - ноябрь-декабрь 1995г. Заявки на приобретение сборника нужно направлять по адресу: 191186 Санкт-Петербург, Дворцовая набережная 26, Дом ученых, НТА "Интеллект" факс (812) 247 0073 Справки по телефону: (812)247 6151 КОНФЕРЕНЦИИ 29 ноября 1995 г. в конференц-зале Института физических проблем им. П.Л.Капицы РАН (ул.Косыгина,2) состоится научная сиссия ООФА РАН с повесткой дня: ФИЗИКА ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ НАНОСТРУКТУР 10.00 1. Н.Н.Леденцов, В.М.Устинов, С.В.Иванов, Б.Я.Мельцер, М.В.Максимов, П.С.Копьев, В.Бимберг, Ж.И.Алферов "Упорядоченные массивы квантовых точек в полупроводниковых матрицах" - 40 мин. 2. В.Т.Долгополов "Перколяционные переходы металл-диэлектрик в двумерных электронных системах" - 40 мин. 3. В.С.Днепровский "Нелинейные оптические свойства квантовых проволок и точек в полупроводниках" - 40 мин. 15.00 1. С.Н.Артеменко, А.Ф.Волков, С.В.Зайцев-Зотов "Квазиодномерные проводники с волной зарядовой плотности" - 40 мин. 2. В.В.Добровицкий, А.К.Звездин, А.Ф.Попков "Спиновая переориентация, гигантское магнитосопротивление и туннельные эффекты в магнитных наноструктурах" - 40 мин. 3. В.И.Белявский, Ю.В.Копаев, Н.В.Корняков "Управляемая модуляция энергии связи примесных состояний в системе квантовых ям" - 40 мин. 25 февраля - 1 марта 1996г , база отдыха ЎКурчатовецЎ (близ г. Протвино, Московской обл.). Зимняя школа по прикладной сверхпроводимости. Тематика школы: - сверхпроводящие материалы и провода (НТСП и ВТСП); - сверхпроводящие магнитные системы и их применения; - сопутствующие проблемы криогенной техники. Оргвзнос для граждан РФ - $50, для иностранцев - $150. Председатель Оргкомитета - проф. Виктор Ефимович Кейлин. тел (095) 196 9911 факс (095)196 5973 e-mail: KEV@KEV.KIAE.SU Ученый секретарь - к.т.н. Виталий Сергеевич Круглов тел (095 196 7717 факс (095)196 5973 e-mail: Kruglov@ssspi.kiae.su August 28-30, 1996 5th ISMB: Fifth International Symposium on Magnetic Bearings Kanazawa, JAPAN. Session topics will include: - Applications - Field Experiences - Safety and Reliability Aspects - Components and Materials - Modeling, Dynamics, and Control - Superconductivity, Microbearings, and other new areas. During the Symposium an Exhibition on Magnetic Bearings, Products and Components will be held. Submission of extended abstracts: 15.02.96 Submission of final papers (6 pages): 01.06.96 Сontaсt: Prof. Dr. F.Matsumura Department of Electrical and Computer Engineering Kanazawa University 2-40-20, Kodatsuno, Kanazawa, 920 JAPAN Fax: +81-762-34-4870 E-mail: 5ismb@ec.t.kanazawa-u.ac.jp Информационный бюллетень ПерсТ выходит при поддержке Миннауки РФ и НС ГНТП "Актуальные проблемы физики конденсированных сред", "Физика твердотельных наноструктур" и "Перспективные технологии и устройства микро- и наноэлектроники" Ответственный редактор: С.Т.Корецкая тел: (095) 930 33 89, e-mail: stk@htsc.msk.su Адрес редакции: 117296 Москва, Ленинский проспект, 64А ПЮГДЕКШ РЕОКНКЧЙЯ ЛХЯРЕП АХМ БЮММЮ ЛНЕВМШИ ХГЛЕПХРЕКЭМШИ ЙНЛОКЕЙЯ Й2-79 ЛЮВРЮ ТКЮЦЬРНЙ СГХ РНЬХАЮ ЙСОХРЭ МНФНБЙЮ ЙПНР dr ЙСОХРЭ ЙНМБЕПРЕП ЯЙЮВЮРЭ ДКХММШИ МЮПД ЙЮИР ОХКНРЮФМШИ БЮГЮ 2112 certification microsoft ЙКЕХРЭ 88 КЧЙЯ ПЕЬЕРЙЮ КХБМЕЯАНПМЮЪ РХПХЯРНПМШИ ЙНМРЮЙРНП РНМХПНБЙЮ ЯРЕЙНК АЮПАЕЙЧ ЙСОХРЭ АКХММХЖС zip lock БПЕЛЪ ХБЮМНБН ЙЯ-4361Ю РПЮБЕПРХМ ТЮЯЮДМШИ ОНЙПШРХЕ ГЕПЙЮКН БЮЦХМЮКЭМШИ ЯЙЮВЮРЭ ЙНПНРЙХИ МЮПД ЯЕБЕПМШИ ЙНПНМЮ ЙНЯРПНЛЮ ЙНЛЛЕПВЕЯЙХИ ЦЕНЛЮЬ-ЖЕМРП ЙПХЯРНТЕП АПЩМД ЯЙЮВЮРЭ ЙНПНРЙХИ МЮПД БЮЙЮМЯХЪ ЙПЮЯМНЪПЯЙ ЯЦКЮГ zip lock ХМНЯРПЮММШИ ДНКЦ ОЕПЕДБХФМНИ ЯБЮПНВМШИ ЮЦПЕЦЮР ЛЕДХЙЮЛЕМРНГМШИ ОПЕПШБЮМХЕ АЕПЕЛЕММНЯРЭ МЕЯРЮМДЮПРМШИ ЙНПНАЙЮ iridium motorola ЙНФЦЮКЮМРЕПЕЪ ХГЛЕПХРЕКЭ ТЮГЮ МСКЭ