 Последний прорыв в сверхпроводниках, который был опубликован 20 марта в журнале Science, отвечает на ключевой вопрос о микроскопической электронной структуре купратов, самой знаменитому семейству материалов в стремлении к истинной комнатной сверхпроводимости.
Сотрудники работают на переднем крае исследований в высокотемпературных сверхпроводниках, захватывающего класса материалов, обладающих сверхпроводимостью при температурах около -100 градусов по Цельсию. Как бы холодной температура не показалась, он превосходят традиционные сверхпроводники, которые работают при температуре ближе к -270 градусов по Цельсию, или на несколько градусов от абсолютного нуля - точке, где все движение прекращается».
В сверхпроводящем состоянии, электричество течет при абсолютном отсутствии сопротивления, что означает, что энергии не теряется и избыточное тепло не генерируется. В сочетании, эти свойства позволяют протекать большим «сверхтоков», которые не могли быть реализованы в обычных проводах.
По этой причине, сверхпроводники уже используются для обеспечить больших магнитные поля, необходимых для магнитно-резонансной томографии, но системы охлаждения, необходимые для их работы, являются дорогостоящими и мешают другим потенциальным применениям. Некоторые из основных, преобразующих применений сверхпроводимости включают в себя поезда с магнитной левитацией, а также линии электропередачи без потерь энергии.
Ведущий автор газеты, Риккардо Комин, выпускник UBC из группы Андреа Дамаселли, работающий в настоящее время в Университете Торонто, сравнивает движение электронов в сверхпроводнике с птицами, летящими в формировании последовательно и без столкновений. Аналогично этому в физике, электроны движутся согласованно и в фазе, и никакая энергия не теряется по мере того, как они плавно дрейфуют вдоль.
В купратных сверхпроводниках, еще оно состояние и взаимодействует со сверхпроводимостью: волна плотности заряда, в которой электроны принимают статический порядок, отличный от порядка, определенного кристаллической структурой материала.
Понимание того, что вызывает эту упорядоченность, считается ключевым шагом к пониманию сверхпроводимости, но даже захват характер рисунка был неуловимым. Основные теоретические модели предсказывают либо параллельную структуру линии или шахматный порядок. К сожалению, даже с передовыми методами синхротрона, оказалось невозможным увидеть разницу между двумя моделями.
До тех пор. Последние результаты Комина показывают, что купратовый сверхпроводник имеет полосную упорядоченность, а не шахматную. Команда использовала нетрадиционный экспериментальный подход к реконструкции 2-мерной модели статического порядка электронов от 1-мерного сканирования – подобно томографическим реконструкциям, используемых в медицинских целях.
Эти результаты дают новые фундаментальные идеи, помогающие отточить поиск сверхпроводимости при комнатной температуре. Тем не менее, более сложные вопросы остаются. Что является движущей силой тенденции электронов двигаться вместе последовательно в сверхпроводящем состоянии, и как температура перехода сверхпроводимости может быть расширена? |
