Сверхпроводник нитрид титана — сверхизолятор?
Нитрид титана - соединение титана и азота, выходит азотированием титана при 1200 °C либо другими методами. Нитрид титана применяется как жаропрочный материал, употребляется в микроэлектронике в качестве диффузионного барьера вместе с медной металлизацией и в других областях.
Нитрид титана применяется так же как износоустойчивое и декоративное покрытие. Изделия, имеющее напыление нитрид титана, по внешнему облику не отличаются от золота и могут иметь разные цвета. Зависит это от соотношения металла и азота, подаваемого на покрытие. Покрытие нитридом титана делается в особых камерах и имеет термодиффузионную природу. При высочайшей температуре титан и азот вступают в реакцию поблизости поверхности покрываемого изделия и диффузируют в саму структуру металла.
Нитрид титана является сверхпроводником. При температуре, на несколько тысячных толикой градуса превосходящей температуру точки абсолютного нуля, он преобразуется в сверхизолятор - материал с нескончаемо высочайшим электронным сопротивлением. Данный факт был установлен интернациональным коллективом ученых, который также отыскал и теоретическое разъяснение этому изумительному парадоксу.
Исследователи исследовали пленку из нитрида титана шириной в одну миллиардную долю метра. В обыденных критериях материал не обладает измеримым сопротивлением электронному току. Создатели расположили пленку нитрида титана в сильное магнитное поле и, понижая температуру, изучили вольт-амперные свойства системы (зависимость силы тока от напряжения). Экспериментаторы следили, как нитрид титана, представленный в виде неупорядоченной пленки, состоящей из мелких сверхпроводящих частиц размером в 40 нанометров, при температуре, на 70 милликельвинов (мК) превосходящей температуру абсолютного нуля (-273,15 °C), проявляет только высочайшее сопротивление. При снижении температуры на 20 мК сопротивление пленки становилось так высочайшим, что передача тока стопроцентно прекращалась: из обыденного изолятора нитрид титана преобразовывался в сверхизолятор. Умопомрачительно, но эффект сверхизоляции в данном опыте умиротворенно сосуществует со сверхпроводимостью - ведь частички как и раньше остаются сверхпроводящими.
Исследователи отыскали разъяснение, почему сверхпроводник может перебегать в сверхизолятор. Оба переходных состояния определяются температурой и магнитным полем. Сверхпроводящее состояние может быть нарушено неизменным током, а сверхизоляционное - неизменным напряжением.
Изменение физических параметров нитрида титана под действием температуры - фазовый переход из 1-го состояния вещества в другое, традиционным примером которого является перевоплощение воды в лед при нулевой температуре по Цельсию. Фазовые переходы относятся к более необычным парадоксам, наблюдаемым в природе. До сего времени физики-теоретики подразумевали, что сверхизоляторы могут наблюдаться только при температуре, соответственной точке абсолютного нуля.
Употребляют титана нитрид в виде изделий из малогабаритного материала (получают способами порошковой металлургии) и покрытий. Соединение используют как огнеупорный материал для производства тиглей и лодочек для испарения расплавленных металлов, защитных чехлов термопар, сопел для распыления металлов, как компонент жестких сплавов, для нанесения противокоррозийных и износоустойчивых покрытий на жаропрочные металлы и сплавы, для легирования сталей и жаропрочных сплавов.
Полезные характеристики нитрида титанa употребляет Научно-производственная компания "ЛАД". Предприятие применяет напыление нитрид титана для таких видов работ, как изготовка церковных куполов, изготовка крестов, изготовка витражей, покрытие нитридом титана разных изделий из нержавеющей стали.
