Yllättävää kilpailua korkean lämpötilan suprajohteissa

Stanford Linear Accelerator Centerin ja Stanfordin yliopiston tutkijoiden johtama ryhmä on tutkinut, miten erilaiset ​​kuparioksidimateriaalit menettävät sähkövastuksen korkeissa lämpötiloissa.

Julkaisussaan tutkijat kuvaavat yllättävän monimutkaisia ja dynaamisia tapoja, joilla elektronit järjestäytyvät tietyissä kuparioksidien suprajohteissa eli kupraatteissa (cuprates).

Perinteisissä suprajohdemateriaaleissa ilmiön tuottavat parittaiset elektronit ja elektroniaukot. Siirtymä suprajohtavan tilan ja normaalijohtavuuden välillä on varsin selkeä. Korkeamman lämpötilan kupraateilla siirtymisvaiheeseen liittyy lisäksi niin sanottu näennäisrako (pseudogap), jonka toiminta ja merkitys ovat olleet tutkijoillekin mysteeri jo lähes parikymmentä vuotta.

Tässä työssä tutkijat saivat yllättäen huomata, että näennäisrako toimii ja jopa kilpailee suprajohtavan faasin kanssa aiempia käsityksiä laajemmalla lämpötila-alueella.

Kupraattisten suprajohteiden monimutkainen elektroninen rakenne on tehnyt erittäin vaikeaksi määrittää tarkasti, kuinka nämä materiaalit menettävät sähkövastuksensa, puhumattakaan siitä, miten muuttaa niitä, jotta siirtyminen tapahtuisi huoneenlämmössä.

Näennäisaukon ominaisuuksia ja suprajohtavia tiloja selvittääkseen, tutkija Inna Vishik muutti järjestelmällisesti kupraatin koostumuksia ja teki näytteille satoja (angle-resolved photoemission spectroscopy) ARPES-mittauksia.

Seuraava tutkimus pyrkii sitten selvittämään tarkan elektronien käyttäytymisen näennäisvaiheessa ja yksityiskohdat kilpailussa suprajohtavan vaiheen kanssa sekä määrittämään tarkasti miten elektronit tulevat pareiksi luodakseen suprajohtavuuden kuparioksideissa.

Toivottavasti tämä auttaa tuottamaan tulevaisuudessa aiempaa korkeammilla lämpötiloilla toimivia suprajohteita.

Aiheesta aiemmin:

Uutta tietoa rautapohjaisista suprajohteista

Epätavallista suprajohdetta