Raziskave o »luknjah« lahko odkrijejo vzroke superprevodnosti | 2020

Vsebina:

Anonim

Raziskovalci so preučevali spojino stroncija, bakra in kisika (ki so jo poimenovali SCO), ki je ena od »kupratov«, družine spojin, ki vsebujejo bakrov oksid. V SCO so znanstveniki našli dokaze o »luknji kristala« - togi, urejeni luknji. Luknje so pozitivno nabite in kot elektroni lahko medsebojno vplivajo, da nastanejo superprevodni tok.

»Kristalni lukenj je zelo nenavaden pojav,« je dejal Peter Abbamonte, glavni raziskovalec študije v Brookhavnu. "Njegov obstoj je neposredna posledica korelacij med luknjami, za katere se verjame, da ustvarjajo superprevodnost v drugih kupratih."

SCO je sestavljen iz ene plasti stroncijevih atomov, pritrjenih z dvema listoma različnih bakrovih oksidov. V eni strani so bakrove oksidne molekule tvorile dolge vzporedne verige. Druga plast bakrovih oksidov, ki vsebuje kristalno luknjo, ima lestevno strukturo, ki spominja na verige, ki so horizontalno povezane.

Kristalna luknja je samo ena vrsta razporeditve električnega naboja v materialu. Te ureditve so pomembne, ker nekateri raziskovalci verjamejo, da je superprevodnost posledica določene ureditve, ali pa se zgodi, ko se superprevodnik približa meji med dvema ureditvama. V drugih skodelih, na primer, znanstveniki preučujejo razporeditev nabojev, v kateri trakovi lukenj in magnetnih regij tvorijo izmenične »črte«.

»Verjamemo, da so kristali lukenj in črtice lahko povezani,« je povedal Abbamonte. "Konkretno, kristal lukenj v SCO je lahko" nizek-dimenzionalni "prekurzor trakov, kar pomeni, da obstaja samo vzdolž bakrovih oksidnih lestev, namesto v celotni ravnini bakrovih oksidov."

On in njegovi sodelavci so proučevali SCO z uporabo rentgenskih žarkov iz National Synchrotron Light Source, objekta v laboratoriju Brookhaven, ki proizvaja rentgenske, ultravijolične in infrardeče svetlobe za raziskave na različnih znanstvenih področjih. Postavili so vzorec SCO na pot rentgenskega žarka, spremenili valovno dolžino žarka in opazovali, kako se x-žarki odbijajo od vzorca.

Pri določeni energiji je vzorec zelo intenzivno odbijal rentgenske žarke. Raziskovalna skupina je ugotovila, da je ta odsev povzročil luknje, zaradi katerih so ugotovili, da luknje tvorijo urejeno rešetko, saj naključno postavljene luknje niso mogle ustvariti tako močnega odboja.

Abbamonte in njegovi sodelavci nameravajo nadaljevati s to raziskavo s spreminjanjem kemijske sestave SCO, da bi videli, če spremeni kristalno luknjo. Prav tako bodo preučevali drugo skodelico, da bi videli, če so njene črte povezane s kristalom.

»Jasno je, da je treba opraviti več raziskav za preučevanje teh faz in njihove možne povezave s superprevodnostjo,« je dejal Abbamonte.

Raziskavo je financiral Urad za temeljne energetske znanosti v okviru Urada za znanost ameriškega ministrstva za energijo, Nacionalne znanstvene fundacije, Bell Laboratories, nizozemske znanstvene fundacije in nizozemske organizacije za temeljne raziskave na temo.

Sorodna povezava:

* Fluidni trakovi so lahko bistveni za visoko temperaturno superprevodnost (http://www.bnl.gov/bnlweb/pubaf/pr/PR_display.asp?prID=04-62)