Varaustiheysaallot tuhoavat suprajohtavuuden

Kansainvälinen ryhmä, jossa työskenteli tutkijoita Max Planck Societyn Centre for Quantum Materials tutkimuslaitoksesta sekä kanadalaisesta University of British Columbiasta voivat nyt tarjota materiaalitutkijoille vinkkejä, joiden avulla kehittää korkean lämpötilan suprajohteita.

Kahdessa toisiaan täydentävässä tutkimuksessa fyysikot totesivat, että kupraattien suprajohtavuus luhistuu -135 Celsius-asteessa, koska materiaaliin muodostuu varaustiheyksien aaltoja. Nämä jaksottaiset vaihtelut sähkövarauksien jakautumisessa tuhoavat suprajohtavuuden.

Uusien suprajohteiden löytämiseksi materiaalitutkijoiden onkin etsittävä aineita, joissa ei esiinny varaustiheyksien aaltoja.

Jo vuosia fyysikot ovat tienneet, että suprajohtavuus liittyy ​ensisijassa vahvaan elektronien väliseen vuorovaikutukseen. Nykytietämyksen mukaan magneettiset voimat sitovat elektronit yhteen muodostaen Cooperin pareja jotka huristavat läpi kidehilan häiriintymättä.

Tutkijat ovat myös tienneet, että vahva vuorovaikutus voi aiheuttaa muita sähköisiä ilmiöitä, kuten magnetismia tai varaustiheyden aaltoja, jotka ovat ristiriidassa suprajohtavuuden kanssa. Siten se, että onko materiaali suprajohtava vai ei, riippuu hyvin suuressa määrin sen alkuainekoostumuksesta ja sen rakenteesta mutta mahdollistaa myös sen toiminnan.

Silti nykyiset tutkimukset antavat tutkijoille tuntemuksen, milloin ja missä olosuhteissa suprajohtavuus tapahtuu. "Olemme yhä lähempänä tavoitetta ennustaa tämän tila ja kehittää materiaaleja, jotka ovat suprajohtavia myös korkeissa lämpötiloissa", toteavat fyysikot Max Planckin tiedotteessa.

Aiheesta aiemmin:

Mikä kuljettaa suprajohteiden virtaa?