Новые свойства сверхпроводников

Новые находки международной команды, возглавляемой канадскими учеными, помогут наконец построить теорию высокотемпературной сверхпроводимости на атомном уровне. Ясное понимание явления дало бы возможность в полной мере использовать потенциал материалов: обеспечить хранение энергии без потерь, создать сверхбыстрые компьютеры, запустить поезда на магнитной подушке. Так может ли сверхпроводник иметь иные свойства?

Высокотемпературные сверхпроводники на основе купратов (комплексных окислов меди) известны еще с 1986 года. Однако, эти вещества имеют слишком сложную электронную структуру, что затрудняет понимание того, как у них с понижением температуры (примерно до 120 К) происходит переход к сверхпроводящему состоянию. Непонимание явления не позволяет достичь желаемой цели, поднять температуру сверхпроводимости до комнатной.

Что же делать?

Новые опыте дали понять, что электронные облака в сверхпроводящих материалах могут внезапно вытягиваться в одном направлении. Такое свойство называется нематичностью.Термин «нематик» обычно относят к жидким кристаллам, которые самопроизвольно выстраиваются под действием электрического поля (вспомним жидкокристаллические дисплеи). На данный же момент мы имеем дело с электронными орбиталями, которые входят в нематическое состояние при снижении температуры ниже критической точки.

Сейчас совершенно ясно, что электроны, участвующие в сверхпроводимости могут образовывать узоры, полосы или шахматные клетки, и проявляют различные симметрии, ориентируясь преимущественно вдоль одного направления

Эти узоры и симметрии имеют важные последствия — они конкурируют, сосуществуют и, возможно, повышают сверхпроводимость. Опыты проходили на синхротроне в Саскатуне (Канада) с применением новейшего метода «softx-rayscattering» для наблюдения рассеяния электронов в определенных слоях купратных кристаллических структур, в частности, на плоскостях купрата CuO 2, где и возникает электронная нематичность отдельно от кристаллических искажений между самими плоскостями.

Предыдущие достижения в области высокотемпературной сверхпроводимости обнаружили сложную конкуренцию между сверхпроводящим состоянием и порядком волн зарядовой плотности. Речь идет об отклонении в распределении электрических зарядов — чередование областей высокого и низкого скопления электронов — явление, которое в настоящее время признано общим для слабо легированных купратов.

Сверхпроводник и нематичность

Результаты исследования канадцев показывают, что электронная нематичнисть также, вероятно, имеет место в слабо легированных купратах. Авторы также обнаружили, что выбор легированного материала влияет на переход к нематичному состоянию. Приложения стронция, лантана и даже европия в купратных решетках создают искажения в структуре, что может усиливать или ослаблять нематичность и порядок волн зарядовой плотности в слое CuO 2 .

Хотя, пока, нет согласия в объяснении того, почему появляется электронная нематичнисть, явление может наконец дать нам в руки регулятор настройки для достижения конечной цели — сверхпроводника при комнатной температуре.

1280x1024-other_man_made-11018

05.12.2016

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Google Buzz
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Одноклассники

Добавить комментарий