Kupraattien suprajohtavuus askarruttaa

Vuodesta 1986 lähtien, kun korkean lämpötilan suprajohtavuus löydettiin kupari-oksidi yhdisteissä eli kupraateissa, tutkijat ovat yrittäneet ymmärtää, mikä on niiden suprajohtavuuden takana.

Nyt Yhdysvaltain energiaministeriön (DOE) Brookhaven National Laboratoryn fyysikoilla on selitys sille, miksi se lämpötila, jossa kupraatit tulevat suprajohtaviksi on niin korkea.

Kasvattamalla ja analysoimalla tuhansia näytteitä kupraateista, jotka tunnetaan myös LSCO:na (lantaani, strontium, kupari- ja happi), he määrittelivät, että sen kriittistä lämpötilaa ohjaa elektroniparien tiheys eli elektroniparien lukumäärä pinta-alayksikköä kohti.

Heidän havaintonsa haastaa standardin teorian suprajohtavuudesta, jossa ehdotetaan, että kriittinen lämpötila riippuu elektroniparien vuorovaikutuksen vahvuudesta.

Kupraattien elektroniparien koko on paljon pienempi kuin tavanomaisissa suprajohteissa, joiden parit ovat niin suuria, että ne menevät päällekkäin. Mikä sitten on niiden pienuuden takana, on seuraava askel pyrkimyksissä ratkaista korkean lämpötilan suprajohtavuuden arvoitus.

Korkean lämpötilan suprajohtavuudelle etsitään myös muita selityksiä.

1990-luvun lopulla, professori Leggett University of Illinoisista, esitti skenaarion, että materiaalin siirtyminen suprajohtavaan tilaan on suora seuraus Coulombin energian sen osan vähenemisestä, joka liittyy pitkiin aallonpituuksiin ja keski-infrapunan taajuuksiin.

Geneven yliopisto on tutkinut aihetta yhdessä Leggetin kanssa ja on havainnut suprajohtavuuden hienovaraista vaikututa Coulombin energiassa kun useiden suprajohtavien näytteiden lämpötilaa ja valon taajuutta vaihdeltiin.

Kupraatteihin perustuen UNIGE fyysikot havaitsivat, että Coulombin energian käyttäytyminen suprajohtavassa siirtymässä riippuu elektronien seostuksesta. Nämäkään edistysaskeleet eivät vielä selitä korkea kriittisen lämpötilan suprajohtavuutta kupraateissa, mutta tutkijoiden mukaan ne luovat edistyä ymmärtää ja mukauttaa nykyisiä teorioita löytämään jotain yhteistä Leggettin skenaarion kanssa.

Aiheesta aiemmin:

Suprajohtavuuden salaisuus selvinnyt

Suprajohtavuus paljastaa salojaan