Uusia ulottuvuuksia suprajohteille

13.04.2018

Maryland-erilainen-spin-suprajohtavuus-250-t.jpgMarylandin yliopiston (UMD) vetämä tutkijaryhmä on havainnut eksoottisen suprajohtavuuden, joka perustuu erittäin epätavallisiin elektronien vuorovaikutuksiin.

Tutkimustyö paljastaa vaikutuksia, jotka ovat täysin erilaiset kuin mitä on ennen havaittu suprajohtavuudella. Tavallisissa suprajohteissa elektronien vuorovaikutuksia määrittelee ½ spinit, jotka pariutuvat ja virtaavat vapaasti atomirakenteen värinöiden avulla.

Uudessa tutkimuksessa paljastuu uudenlainen suprajohtavuus topologisessa puolimetalli YPtBi -materiaalissa, joka näyttää syntyvän 3/2 spin-partikkeleista.

Tällaisen suprajohteen löytö on antanut uuden suunnan tälle tutkimuskentälle etsittäessä tekijää, joka tämän aiheuttaa. Epätavalliset hiukkasten vuorovaikutukset avaavat uusia mahdollisuuksia eksoottisissa materiaaleissa.

Korealaisten ja yhdysvaltalaisten tutkijoiden ryhmä on SPSTM-mikroskopian avulla vaihtanut rautaperustaisen suprajohtajan alueita suprajohtavien ja ei-suprajohtavien tilojen välillä.

Tutkittu suprajohde koostuu vuorottelevista FeAs:n ja Sr2VO3:n kerroksista. Näytteen magneettisia ja elektronisia ominaisuuksia tutkittiin SPSTM-mikroskoopin näytteen yli kvanttietäisyydellä kulkevalla terävällä metallikärjellä. Kärjen ja näytteen välille syntyy spin-polarisoitunut virta jonka elektroneilla on taipumus olla sama spin.

Tyypillisesti tämän materiaalin FeAs-kerrokset ovat vahvasti suprajohtavia mutta SPSTM-skannauksen injektoima spin-polarisoitu virta sai tämän alueen suprajohtavuuden häviämään.

"Tietomme mukaan tutkimuksemme on ensimmäinen raportti tämäntyyppisestä hallinnasta ja ensimmäinen atomitason magnetismin ja suprajohtavuuden välisen korrelaation demonstraatio", toteaa fyysikko, Jhinhwan Lee Korea Advanced Institute of Science and Technologystä.

"Tuloksia voidaan laajentaa tuleviin tutkimuksiin, joissa magnetismia ja suprajohtavuutta manipuloidaan käyttämällä spin-polarisoituja ja polaroimattomia virtoja, johtaen uusiin antiferromagneettisiin muistilaitteisiin ja transistoreihin, jotka hallitsevat suprajohtavuutta", toteaa Lee.

Argonne National Laboratoryn tutkijaryhmän tekemät kokeet osoittavat puolestaan suprajohtavuuden rinnalla olevan myös supraeristävä tila.

Fysikaalisen kaksinaisuuden käsite pitää sisällään toisensa pois sulkeva ilmiöt jotka tavallaan edustavat kolikon kahta puolta. Tunnetuin esimerkki on kvanttimaailman valon aallon ja hiukkasten kaksinaisuus. Siten äärettömän johtokyvyn suprajohteella on äärettömän resistanssin supraeriste.

Uuden ilmiön siirtymislämpötila on nyt vielä välillä 100 - 200 millikelviniä mutta tavoitteena on nostaa se 4 kelviniin. Silloin kyseisiä eristemateriaaleja voisi käyttää avaruudessa, koska avaruuden lämpötila on 4 kelviniä. Mahdollisia avaruussovelluksia olisivat muun muassa erittäin herkät sähkömagneettisen säteilyn ilmaisimet.

Aiheesta aiemmin:

Elektronit esiin hologrammin avulla

13.11.2019Uudenlaisia fotonisia nestekiteitä
12.11.2019Onnistumisia orgaanisissa
11.11.2019Kohti älykkäitä mikrorobotteja
09.11.2019Suomen suurin valtti kybersodassa on luottamus
08.11.2019Jäähdytystekniikkaa 3D-elektroniikalle vaikka avaruuteen
07.11.2019Uusia tiloja grafeenin taikakulmassa
06.11.2019Kohti antiferromagneettisia muisteja
05.11.2019Muuntaa 2D-tasot pehmeiksi ja joustaviksi 3D-rakenteiksi
04.11.2019Tarkempia kiderakenteita ja proteiineja aurinkokennoihin
01.11.2019Kvanttiakussa ei synny häviöitä

Siirry arkistoon »