Magneettikentät voivat "elvyttää" nikkelaattien suprajohtavuutta

Hongkongin kaupunginyliopiston (CityUHK) apulaisprofessorin Denver Li Danfengin ja kumppaneiden vetämä tutkimusryhmä on löytänyt magneettikentän aiheuttaman "palautuvan suprajohtavuuden" ilmiön äärimmäisen ohuen kerroksen nikkelaattisuprajohteissa, joissa magneettikentän aluksi tukahduttama suprajohtavuus ilmestyy uudelleen suuremmilla kentänvoimakkuuksilla.

Perinteisesti magnetismia ja suprajohtavuutta pidetään keskenään yhteensopimattomina mutta muutamissa harvinaisissa materiaalijärjestelmissä erittäin voimakkaat magneettikentät voivat kuitenkin palauttaa suprajohtavuuden sen jälkeen, kun se on poistettu.

Toisin kuin aiemmin raportoidut uudelleen esiintyvät suprajohteet, nikkelaattijärjestelmä osoittaa huomattavaa kestävyyttä. Perinteinen uudelleen ilmenevä suprajohtavuus on erittäin herkkä magneettikentän suunnalle ja esiintyy tyypillisesti vain hyvin kapealla kulma-alueella (2°–10°).

Sitä vastoin tutkimusryhmä havaitsi, että nikkelaattien uudelleen muodostuva suprajohtava tila pysyy vakaana laajalla kulma-alueella 0° - 90°. Tutkimuksessa havaittiin myös, että tämä voimakkaan suprajohtava tila on erittäin vakaa ja ilmestyy uudelleen yli noin 15 teslan magneettikentissä ja säilyy vielä voimakkaammissa kentissä.

Nämä löydökset viittaavat siihen, että klassinen "kentän kompensointimekanismi" yksinään ei riitä selittämään taustalla olevaa fysiikkaa. Sen sijaan löydökset osoittavat, että tietyissä olosuhteissa magneettiset vuorovaikutukset eivät välttämättä enää toimi kilpailevana tekijänä, vaan niillä on ratkaiseva rooli elektronien pariutumisen helpottamisessa ja suprajohtavan tilan vakauttamisessa.

Vuonna 2019, jolloin äärettömän kerroksen nikkelaattien suprajohtavuuden ensimmäinen löydös tehtiin, nämä materiaalit ovat herättäneet merkittävää huomiota, koska niiden elektroninen rakenne on samankaltainen kuin korkean lämpötilan kuparaattisuprajohteissa.

Läpimurron teki Stanfordin yliopiston tutkimusryhmä tutkimuksessa, jonka ensimmäinen kirjoittaja ja toinen vastaava kirjoittaja oli professori Li.

Tämä tutkimus täydentää tätä tietämystä paljastamalla uusiutuvan suprajohtavuuden tässä materiaalijärjestelmässä, mikä tarjoaa kriittisen perustan seuraavan sukupolven suprajohtavien materiaalien tulevalle kehitykselle.

Professori Li sanoi: "Tämä yllättävä löytö osoittaa kentän indusoiman suprajohtavan vaiheen oksidisuprajohteissa, joilla on suhteellisen korkeat siirtymälämpötilat, analogisesti raskaiden fermionien suprajohtavissa materiaaleissa havaittujen lämpötilojen kanssa. Se luo sillan korkean lämpötilan suprajohtavuuden ja magnetismin ohjaamien kvantti-ilmiöiden välille."

"Tuloksemme tarjoavat uusia näkemyksiä magnetismin ja suprajohtavuuden rinnakkaiseloa säätelevistä mikroskooppisista mekanismeista ja avaavat uusia mahdollisuuksia epätavanomaisten suprajohteiden suunnittelulle."

Aiheesta aiemmin:

Atomivääristymät paljastavat uusia vihjeitä suprajohtavuudesta

Uusia vihjeitä suprajohtavuudesta