Cooper Pairs in Insulators

Модераторы: mike@in-russia, varlash

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30239
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Cooper Pairs in Insulators

Номер сообщения:#1   morozov » Ср дек 12, 2007 15:28

Number 849 #1, December 5 , 2007 by Phil Schewe

Cooper Pairs in Insulators

Cooper pairs are the extraordinary link-up of like-charged electrons through the subtle flexings of a crystal. They act as the backbone of the superconducting phenomenon, but have also now been observed in a material that is not only non-superconducting but actually an insulator. An experiment at Brown University measures electrical resistance in a Swiss-cheese-like plank of bismuth atoms made by spritzing a cloud of atoms onto a substrate with 27-nm-wide holes spaced 100 nm apart. Bismuth films made this way are superconducting if the sample is many atom-layers thick but is insulating if the film is only a few atoms thick, owing to subtle effects which arise from the restrictive geometry.

The superconducting and insulating states are easily distinguished; as the temperature is lowered below the transition temperature (2 K) the resistance goes to zero for bismuth-as-superconductor, whereas for the insulating bismuth the resistance becomes extremely high. Cooper pairs are certainly present in the superconducting sample; they team up to form a non-resistive supercurrent. But how do the researchers know that pairs are present in the insulator too? Because of an additional test. By seeing what happens to resistance as an external magnetic field is increased.

The resistance should vary periodically, with a period proportional to the charge of the electrical objects in question. From the periodicity, proportional in this case to two times the charge of the electron, the Brown physicists could deduce that they were seeing doubly-charged objects moving through the sample. In other words, Cooper pairs are present in the insulator. This is true only at the lowest temperatures. One of the researchers, James Valles (james_valles_jr@brown.edu), says that there have been previous hints of Cooper pairs in some films related to superconductors, but that in those cases the evidence for pairs in the insulating state was ambiguous, and not as direct as the observation recorded in the Brown lab. He asserts that the realization of a boson insulator (in which the charge carriers are electron pairs) will help to further explore the odd kinship between insulators and superconductors. (Stewart et al., Science 23 November 2007)
http://www.aip.org/pnu/2007/split/849-1.html
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
Миныч
Сообщения: 404
Зарегистрирован: Сб фев 07, 2009 21:50
Откуда: Ногинск
Контактная информация:

Re: Cooper Pairs in Insulators

Номер сообщения:#2   Миныч » Сб фев 14, 2009 22:44

morozov писал(а):Number 849 #1, December 5 , 2007 by Phil Schewe Cooper Pairs in Insulators (Stewart et al., Science 23 November 2007)
http://www.aip.org/pnu/2007/split/849-1.html
Полный текст статьи доступен по адресу
http://www.sciencemag.org/cgi/reprint/318/5854/1273.pdf

Правда, надо зарегистрироваться (бесплатно).

Следует заметить, что эта новость имеет все преимущества всеобщего шаманского поклонения перед спарринг теориями, что не может не вызывать некоторого веселья у последователей "большой математической пушки" В. Фока, к которой я тоже отношусь.

Заявлять, что период осцилляций сопротивления h/2eS означает "спаривание" может только плохо информированный оптимист :(((
1. Физики большие мастаки в подгонке теорий к фактам и фактов к теориям (Миныч).
2. Убеждения - более опасные враги истины, чем ложь (Ф. Ницше).
3. ВТСП: "здесь должен быть подземный ход" (Абдулла).
### Миныч: мой журнал ###

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30239
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Номер сообщения:#3   morozov » Пт фев 27, 2009 20:59

О чем ЭТО?

Форум физический ...что за тон? и зачем это невнятное бормоткние?
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
Миныч
Сообщения: 404
Зарегистрирован: Сб фев 07, 2009 21:50
Откуда: Ногинск
Контактная информация:

Номер сообщения:#4   Миныч » Пн мар 02, 2009 8:57

Уважаемый Валерий Борисович.

Вы тоже верите, что "период осцилляций сопротивления h/2eS означает "спаривание""? Или Вы можете это доказать? Или Вы знаете третий вариант?

Или Вы знаете, где это доказано, тогда, пожалуйста, сообщите ссылку на доказательство.
1. Физики большие мастаки в подгонке теорий к фактам и фактов к теориям (Миныч).
2. Убеждения - более опасные враги истины, чем ложь (Ф. Ницше).
3. ВТСП: "здесь должен быть подземный ход" (Абдулла).
### Миныч: мой журнал ###

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30239
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Номер сообщения:#5   morozov » Ср мар 04, 2009 19:04

Миныч писал(а):Уважаемый Валерий Борисович.

Вы тоже верите, что "период осцилляций сопротивления h/2eS означает "спаривание""? Или Вы можете это доказать? Или Вы знаете третий вариант?

Или Вы знаете, где это доказано, тогда, пожалуйста, сообщите ссылку на доказательство.
В физике доказательство - эксперимент. самый прямой дробовой шум.. для сверхпроводника я такого не знаю .... но есть множество непрямых эмпирических свидетельств. Сомое популярное - квантование потока.
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
Миныч
Сообщения: 404
Зарегистрирован: Сб фев 07, 2009 21:50
Откуда: Ногинск
Контактная информация:

Номер сообщения:#6   Миныч » Чт мар 05, 2009 0:51

morozov писал(а):
Миныч писал(а):Уважаемый Валерий Борисович.

Вы тоже верите, что "период осцилляций сопротивления h/2eS означает "спаривание""? Или Вы можете это доказать? Или Вы знаете третий вариант?

Или Вы знаете, где это доказано, тогда, пожалуйста, сообщите ссылку на доказательство.
В физике доказательство - эксперимент. самый прямой дробовой шум.. для сверхпроводника я такого не знаю .... но есть множество непрямых эмпирических свидетельств. Сомое популярное - квантование потока.
Так и я о квантовании потока :)))
Мне даже неудобно намекать, что я не в техникуме учился, а специализация у меня "квантовая механика".

Так вот, моя "специализация" мне говорит, что наилучшим ответом на бесшабашный вывод, что если квант магнитного потока равен h/2e, то электроны ОБЯЗАНЫ БЫТЬ спаренными, это рассказать старый анекдот:

Мальчик 1-го класса: мама, десять это 5+5?
Мама: конечно 10=5+5
Мальчик 1-го класса: странный у нас учитель :))))
Вчера он сказал, что 10, это 9+1!!!!

По-моему после обнаружения дробного эффекта Холла и квазичастиц с дробным зарядом, пора бы созреть и для более элементарной квантовой механики, в которой электроны могут быть спаренными, а могут и не быть спаренными, и металлы с такими электронами иметь один и тот же квант магнитного потока.
1. Физики большие мастаки в подгонке теорий к фактам и фактов к теориям (Миныч).
2. Убеждения - более опасные враги истины, чем ложь (Ф. Ницше).
3. ВТСП: "здесь должен быть подземный ход" (Абдулла).
### Миныч: мой журнал ###

varlash
Сообщения: 13
Зарегистрирован: Ср июн 06, 2007 17:06

Номер сообщения:#7   varlash » Вт мар 24, 2009 14:39

Так вот, моя "специализация" мне говорит, что наилучшим ответом на бесшабашный вывод, что если квант магнитного потока равен h/2e, то электроны ОБЯЗАНЫ БЫТЬ спаренными, это рассказать старый анекдот:
Может я чего не понял, но 2e здесь, кажется, заряд носителей, этот поток квантующих, т.е. тех, чья волновая функция набирает 2*PI обегая квант потока.
А спаривание это, или нет - вопрос терминологии. :wink:

Насчет сверхпроводников и изоляторов, (а также сверхизоляторов) можно посмотреть также:
Nature 452, 613-615 http://www.nature.com/nature/journal/v4 ... e06837.pdf
или PRL 99, 257003 (2007) http://scitation.aip.org/dbt/dbt.jsp?KE ... 9&Issue=25
и ссылки там же.

Кстати, авторы http://www.aip.org/pnu/2007/split/849-1.html могли бы и сослаться на первоисточник. :shock:

Аватара пользователя
Миныч
Сообщения: 404
Зарегистрирован: Сб фев 07, 2009 21:50
Откуда: Ногинск
Контактная информация:

Номер сообщения:#8   Миныч » Вт мар 24, 2009 17:25

varlash писал(а):
Так вот, моя "специализация" мне говорит, что наилучшим ответом на бесшабашный вывод, что если квант магнитного потока равен h/2e, то электроны ОБЯЗАНЫ БЫТЬ спаренными, это рассказать старый анекдот:
Может я чего не понял, но 2e здесь, кажется, заряд носителей, этот поток квантующих, т.е. тех, чья волновая функция набирает 2*PI обегая квант потока.
А спаривание это, или нет - вопрос терминологии.
Не совсем понял про заряд носителей. Заряд электрона это один е, независимо от магнитного поля. И почему волновая функция ОДНОГО носителя - одного электрона не может при некоторых условиях (сверхпроводимости) набирать те же самые 2*PI, при Ф0=h/2e, взаимодействуя с ионным остовом?
1. Физики большие мастаки в подгонке теорий к фактам и фактов к теориям (Миныч).
2. Убеждения - более опасные враги истины, чем ложь (Ф. Ницше).
3. ВТСП: "здесь должен быть подземный ход" (Абдулла).
### Миныч: мой журнал ###

varlash
Сообщения: 13
Зарегистрирован: Ср июн 06, 2007 17:06

Номер сообщения:#9   varlash » Пт мар 27, 2009 20:24

Не совсем понял про заряд носителей. Заряд электрона это один е, независимо от магнитного поля.
А в твердом теле (см. название форума) электроны ведут себя не совсем как в вакууме, потому и называются частенько квазичастицами, а на жаргоне полупроводников - носителями (тока, заряда). Соответственно и заряд, и масса у них могут отличаться: вот и имеем - то дырки с зарядом "+" или дробным, то эффективную массу...
И почему волновая функция ОДНОГО носителя - одного электрона не может при некоторых условиях (сверхпроводимости) набирать те же самые 2*PI, при Ф0=h/2e, взаимодействуя с ионным остовом?
Потому что Ф0 образуется (квантуется) именно "при некоторых условиях" и там стоит "2е", как Вы совершенно справедливо заметили. А не "е". И утверждение о "спаривании", строго говоря, кроме этого экспериментального факта, не означает более ничего.

Сравнивая с одноэлектроникой можно найти даже разные Rq - на "e" и на "2e" - смотря какая система. Правда, там, где "e" - нет Ф0...

Аватара пользователя
Миныч
Сообщения: 404
Зарегистрирован: Сб фев 07, 2009 21:50
Откуда: Ногинск
Контактная информация:

Номер сообщения:#10   Миныч » Вс мар 29, 2009 0:28

varlash писал(а):
Не совсем понял про заряд носителей. Заряд электрона это один е, независимо от магнитного поля.
А в твердом теле (см. название форума) электроны ведут себя не совсем как в вакууме, потому и называются частенько квазичастицами, а на жаргоне полупроводников - носителями (тока, заряда). Соответственно и заряд, и масса у них могут отличаться: вот и имеем - то дырки с зарядом "+" или дробным, то эффективную массу...
В отличие от эффективной массы, значение которой может иметь не квантованные значения, для "эффективного" заряда большинство физиков считают, что эффективный заряд квантуется, вспомните, например, теорию ферми жидкости Ландау или известное предложение из статьи Гинзбурга-Ландау насчет того что там в их уравнение входит (Гинзбург считал, что там что-то типа e*=2,3). Ландау настоял на e=1. Переход от e=1 к e=2 причем точно =2 все считают спариванием, если Вы не согласны, что это преобладающее мнение сейчас, приведите, пожалуйста, примеры обратного.
И почему волновая функция ОДНОГО носителя - одного электрона не может при некоторых условиях (сверхпроводимости) набирать те же самые 2*PI, при Ф0=h/2e, взаимодействуя с ионным остовом?
Потому что Ф0 образуется (квантуется) именно "при некоторых условиях" и там стоит "2е", как Вы совершенно справедливо заметили. А не "е". И утверждение о "спаривании", строго говоря, кроме этого экспериментального факта, не означает более ничего.
Не могли бы Вы дать ссылки на работы нобелевских лауреатов по теории сверхпроводимости, где они высказывались бы так же, как и Вы сейчас, то есть, что спаривание означает не спаривание, а только квантование потока и ничего более?
Сравнивая с одноэлектроникой можно найти даже разные Rq - на "e" и на "2e" - смотря какая система. Правда, там, где "e" - нет Ф0...
Тут Вы не правы. Там где "e", запросто может быть Ф0. Когда будет опубликована моя работа, то Вы сможете убедиться, что это очевидный и элементарный факт для электрона, взаимодействующего с остовом определенным образом.

А для невзаимодействующего определенным образом электрона, в этом случае правы и я и Вы, то есть там Ф0 не будет для "е".
1. Физики большие мастаки в подгонке теорий к фактам и фактов к теориям (Миныч).
2. Убеждения - более опасные враги истины, чем ложь (Ф. Ницше).
3. ВТСП: "здесь должен быть подземный ход" (Абдулла).
### Миныч: мой журнал ###

varlash
Сообщения: 13
Зарегистрирован: Ср июн 06, 2007 17:06

Номер сообщения:#11   varlash » Пн апр 13, 2009 17:32

Прошу прощения за задержку с ответом. :(
Миныч писал(а):
varlash писал(а): А в твердом теле (см. название форума) электроны ведут себя не совсем как в вакууме, потому и называются частенько квазичастицами, а на жаргоне полупроводников - носителями (тока, заряда). Соответственно и заряд, и масса у них могут отличаться: вот и имеем - то дырки с зарядом "+" или дробным, то эффективную массу...
В отличие от эффективной массы, значение которой может иметь не квантованные значения,
Да и черт с ней, с массой, "это очевидный и элементарный факт для электрона, взаимодействующего с остовом определенным образом" (с)...
Миныч писал(а):для "эффективного" заряда большинство физиков считают, что эффективный заряд квантуется, вспомните, например, теорию ферми жидкости Ландау или известное предложение из статьи Гинзбурга-Ландау насчет того что там в их уравнение входит (Гинзбург считал, что там что-то типа e*=2,3). Ландау настоял на e=1. Переход от e=1 к e=2 причем точно =2 все считают спариванием, если Вы не согласны, что это преобладающее мнение сейчас, приведите, пожалуйста, примеры обратного.
Ну так я и говорю, что "там стоит "2е". И именно то, что "в формуле стоит 2е" "все считают спариванием" (с). То есть "все считают" что:
"в формуле стоит 2е" <=> "имеется спаривание".

А "верить" в формулу или нет?...

Кстати, ГЛ - чистая феноменология, т.е. описание эксперимента, так что если "2е в формуле" - это уже "спаривание" или еще нет?
Миныч писал(а):
varlash писал(а):
Миныч писал(а):И почему волновая функция ОДНОГО носителя - одного электрона не может при некоторых условиях (сверхпроводимости) набирать те же самые 2*PI, при Ф0=h/2e, взаимодействуя с ионным остовом?
Потому что Ф0 образуется (квантуется) именно "при некоторых условиях" и там стоит "2е", как Вы совершенно справедливо заметили. А не "е". И утверждение о "спаривании", строго говоря, кроме этого экспериментального факта, не означает более ничего.
Не могли бы Вы дать ссылки на работы нобелевских лауреатов по теории сверхпроводимости, где они высказывались бы так же, как и Вы сейчас, то есть, что спаривание означает не спаривание, а только квантование потока и ничего более?
Вообще то я говорил об эффективном заряде носителя в СП: спаривание="2е в формуле". См.выше.

Впрочем, из квантования потока следует эффект Мейсснера, а из него следует нулевое сопротивление (см.любой учебник ФТТ), и, в конце концов, "спаривание".

Так что же именно Вы имеете в виду под спариванием?
Явно, не то же самое, что "все".
Миныч писал(а):
varlash писал(а): Сравнивая с одноэлектроникой можно найти даже разные Rq - на "e" и на "2e" - смотря какая система. Правда, там, где "e" - нет Ф0...
Тут Вы не правы. Там где "e", запросто может быть Ф0. Когда будет опубликована моя работа, то Вы сможете убедиться, что это очевидный и элементарный факт для электрона, взаимодействующего с остовом определенным образом.
Боюсь, что будут проблемы с очевидностью и элементарностью. Пожалуй, лучше бы
Миныч писал(а):дать ссылки на работы нобелевских лауреатов по теории сверхпроводимости, где они высказывались бы так же, как и Вы сейчас
Тчк.
Миныч писал(а):А для невзаимодействующего определенным образом электрона, в этом случае правы и я и Вы, то есть там Ф0 не будет для "е".
для невзаимодействующего определенным образом электрона,", т.е., свободного, Ф0 не будет вообще, извините. :(

Аватара пользователя
Миныч
Сообщения: 404
Зарегистрирован: Сб фев 07, 2009 21:50
Откуда: Ногинск
Контактная информация:

Ей богу не понял Вашей смысла Вашего ответа

Номер сообщения:#12   Миныч » Пн апр 13, 2009 23:21

Ей богу, не понял смысла Вашего ответа.
Обычно так отвечают на вопрос о беременности: либо она есть, либо нет. И не бывает полубеременности.

Так есть спаривание в теории БКШ или нет? :)))

Ландау с Гинзбургом предлагаю оставить в покое.
Я так понимаю, что в теории БКШ нет Гинзбурга с Ландау (точнее, не было, пока не стали ГЛ уравнения из них выводить кому не лень самым махровым и беззастенчивым образом).
1. Физики большие мастаки в подгонке теорий к фактам и фактов к теориям (Миныч).
2. Убеждения - более опасные враги истины, чем ложь (Ф. Ницше).
3. ВТСП: "здесь должен быть подземный ход" (Абдулла).
### Миныч: мой журнал ###

varlash
Сообщения: 13
Зарегистрирован: Ср июн 06, 2007 17:06

Re: Ей богу не понял Вашей смысла Вашего ответа

Номер сообщения:#13   varlash » Пн май 04, 2009 15:33

Миныч писал(а):Ей богу, не понял смысла Вашего ответа.
Обычно так отвечают на вопрос о беременности: либо она есть, либо нет. И не бывает полубеременности.
А я, видимо, смысла Вашего вопроса. :wink:
Мне кажется, в Вашей терминологии, Вы путаете беременность и справку о ней. В справке можно написать еще и не то.
Миныч писал(а): Так есть спаривание в теории БКШ или нет? :)))
Ну вот, уже и до БКШ добрались... (Это первое упоминание БКШ в теме.)
Ах, да это вопрос: Да, в теории БКШ постулируется спаривание электронов в квазичастицы - пары.
Миныч писал(а): Ландау с Гинзбургом предлагаю оставить в покое.
Я так понимаю, что в теории БКШ нет Гинзбурга с Ландау (точнее, не было, пока не стали ГЛ уравнения из них выводить кому не лень самым махровым и беззастенчивым образом).
Вот за что люблю теоретиков, это за "легкость мыслей необычайную"(с): сам привлек ГЛ - сам обратно выгоню!
Я на ГЛ и не настаивал, только на том, что "И математикам в пример Явь отличаем от химер" (с) "Е.Стромынкин"

Аватара пользователя
morozov
Сообщения: 30239
Зарегистрирован: Вт май 17, 2005 18:44
Откуда: с Уралу
Контактная информация:

Номер сообщения:#14   morozov » Пт май 15, 2009 17:03

Так есть спаривание в теории БКШ или нет?
Есть Сэр!

более того спаривание "видят" во всех известных сверхпроводниках...

А чего Вам не открыть книгу и прочитать? Ответы на эти вопросы не являются секретными...читайте!
С уважением, Морозов Валерий Борисович

Аватара пользователя
Миныч
Сообщения: 404
Зарегистрирован: Сб фев 07, 2009 21:50
Откуда: Ногинск
Контактная информация:

Номер сообщения:#15   Миныч » Сб май 30, 2009 17:12

Мы говорим не по делу, в том числе и Вы, можно меня еще упрекнуть, что пишу русскими буквами. Обсуждаемая статья о спаривании и квантовании потока, с точки зрения теории это результат именно БКШ (пары то куперовские или есть другие?). Что первым идет в статье в списке литературы?
The Cooper pairing mechanism that binds single electrons to form pairs in metals.....

The insulating films exhibit activated resistances and magnetoresistance oscillations dictated by the superconducting flux quantum h/2e. This 2e period is direct evidence (что за чушь!!!(Миныч)) indicating that Cooper pairing is also responsible for electrically insulating behavior.

BCS theory introduced a novel phase of matter consisting of weakly bound Cooper pairs of conduction electrons that condense into a single quantum state.

Nonsuperconducting systems containing Cooper pairs can also exhibit magneto-oscillations,..
Correspondingly, patterning the holes as closely spaced as possible enhances the sensitivity to Cooper pairs.

References and Notes
1. J. Bardeen, L. N. Cooper, J. R. Schrieffer, Phys. Rev. 108, 1175 (1957).
И сама статья ставит вопрос: есть куперовские пары в изоляторах или их нет.
А вывод делает на основании домысла о "теореме" квантования потока. Эта "теорема" всегда в учебниках существует в одну сторону, обратный вывод никогда не доказывается (что из такого то значения кванта потока вытекает однозначно такой-то заряд носителя тока). Почему я на полную чушь должен толерантно реагировать?

Теперь по делу самой статьи. Читаем:
Models of ISTs broadly separate into those that do or do not presume that Cooper pairs exist in the insulating phase.
То есть для авторов статьи моделей исследуемого явления квантового фазового перехода изолятор-сверхпроводник без куперовских пар просто не существует! Просто поразительный для ЭКСПЕРИМЕНТАТОРОВ подход!!! Если бы Капица так же подходил к измерениям на жидком гелии :)))

Так как в статье проводится анализ подгонки результатов экспериментов под вышеназванные "куперовские спаривающие" модели, позволю себе высказаться с точки зрения иной, одноэлектронной модели без спаривания.

1. Изоляторы могут быть в квантовом состоянии, о котором сейчас и не подозревают. Оно в случае металла было бы сверхпроводящим, а в случае изолятора все доступные уровни (орбитали) ниже щели заняты.
2. В состояние изолятора могут переходить и сверхпроводники-металлы (например, при действии магнитного поля, такого, что все еще сохраняется энергетически выгода быть в когерентном состоянии, однако все орбитали зоны проводимости становятся локализованными). Этот случай как раз и исследуется экспериментально в обсуждаемой статье.
3. Особенно интересен случай полупроводника с такого рода состоянием. При термическом перебросе электронов в вышележащую зону, оставшиеся в валентной зоне электроны могут быть тем не менее локализованными и не давать дырочной проводимости. При повышении температуры все зависит от борьбы двух направлений. Либо наступает сверхпроводимость, которая при последующем увеличении температуры опять исчезнет, либо отсутствующая дырочная проводимость появится при превышении критической температуры. (Пункт 3 написан с точки зрения прямозонного полупроводника).

С точки зрения наблюдателя случай три очень занятный. Материал при нагревании от 0 градусов проходит стадии полупроводник, сверхпроводник, полупроводник.

Комбинация квантового фазового перехода (по управляемому параметру), то есть по пункту 2, с термическим по пункту 3 тоже возможна и даже могла бы быть исследована как продолжение исследований обсуждаемой статьи. То есть довели до состояния изолятора на микрорасстояние от состояния сверхпроводника (фактически это означает перевод в состояние полупроводника), а потом стали бы греть и смотреть тип проводимости в нужных зонах, переходит ли в сверхпроводящее состояние и т.д.

Сверхпроводимость в последнем случае была бы очень интересной, её обеспечивали бы электроны "валентной" зоны со своей щелью, с другой стороны термически возбужденные электроны в зоне "проводимости" щели, само собой, не имели бы.
1. Физики большие мастаки в подгонке теорий к фактам и фактов к теориям (Миныч).
2. Убеждения - более опасные враги истины, чем ложь (Ф. Ницше).
3. ВТСП: "здесь должен быть подземный ход" (Абдулла).
### Миныч: мой журнал ###

Ответить

Вернуться в «Физика твердого тела / Solid-state Physics»