Nikkelaattisuprajohteet peruskysymysten äärellä

Korkean lämpötilan suprajohtavuuden mekanismi on keskeinen haaste tiiviin aineen fysiikassa. Kiinalaiset tiedemiehet ovat äskettäin edistyneet merkittävästi korkean Tc -arvon omaavien nikkelaattisuprajohteiden tutkimuksessa.

Tutkimuksen teki professori HE Junfengin johtama tiimi Kiinan tiede- ja teknologiayliopistosta (USTC) yhteistyössä muiden kiinalaistutkijoiden kanssa ja se julkaistiin Science- lehdessä toukokuussa.

Suprajohtavuus, jolla on äärimmäiset sähkömagneettiset ominaisuudet, löydettiin vuonna 1911 ja siitä on tullut tärkeä tutkimussuunta tiedeyhteisössä. Viime vuosisadan aikana on löydetty kupari- ja rautapohjaisia korkean Tc:n suprajohteita.

Korkean Tc-arvon suprajohtavuuden mekanismi on kuitenkin edelleen ratkaisematta.

Nikkelipohjaisten korkean Tc -suprajohteiden (nikkelaattien) äskettäinen ilmaantuminen on tarjonnut uuden mahdollisuuden mekanismin ymmärtämiseen.

Korkean Tc -arvon suprajohteissa "suprajohtavan aukon symmetriaa" pidetään virstanpylväänä suprajohtavan mekanismin ymmärtämisessä. Siksi suprajohtavan aukon symmetrian tutkiminen nikkelaateissa on erittäin tärkeää. Erityisesti se, onko suprajohtavassa aukossa "solmuja" (pisteitä, joissa suprajohtava rako on nolla) liikemääräavaruudessa, on avain suprajohtavan aukon symmetrian paljastamiseen.

Tutkijat ovat suorittaneet mittauksia Ruddlesden-Popper-kaksoiskerroksisilla nikkelaattisuprajohtavilla ohutkalvoilla käyttäen ARPES-mikroskopiaa. Koko liikemääräavaruudessa ei havaittu rakosolmuja, mikä on yhdenmukaista s-aallon (s±) suprajohtavan aukon symmetrian kanssa.

Elektroniparien muodostumisen ymmärtäminen on toinen keskeinen kysymys korkean lämpötilan suprajohtavuuden mekanismin kannalta. Periaatteessa elektronit voivat pariutua "elektroni-bosoni-kytkennän" kautta.

Tutkijat havaitsivatkin dispersiokytkennän noin 70 meV:n Fermi-tason alapuolella, joka on elektroni-bosoni-kytkennän "sormenjälki". Tämä havainto tarjoaa ratkaisevia todisteita elektronien pariutumismekanismin ymmärtämiseksi.

Aiheesta aiemmin:

Atomivääristymät paljastavat uusia vihjeitä suprajohtavuudesta

Suprajohtavuudelle uusi lämpötilaennätys