Nihayet, çift yoğunluklu dalgalara sahip bir madde durumu olduğu kanıtlandı ve yüksek sıcaklık süperiletkenlerinin gerçekleştirilmesi çok uzakta olmayabilir!
Fizikçiler yıllardır yüksek sıcaklık süperiletkenlerinin elektronik ayrıntılarını çözmeye çalışıyorlar.Yüksek sıcaklık süperiletken malzemeleri, enerji iletiminde ve elektronikte devrim niteliğinde değişiklikler getirebilir, çünkü yüksek sıcaklıklı süperiletkenler, belirli bir sıcaklığın altına soğutulduğunda akım taşıyabilir, ancak değil Enerji kaybına neden olur. "Yüksek Tc" süperiletkeninin mikroskobik elektronik yapısının detayları, farklı fazların (maddenin durumları) süperiletkenle nasıl rekabet ettiğini veya onunla nasıl etkileşime girdiğini ortaya çıkarabilir.Bu durumda, aynı yüke sahip elektronlar itme kuvvetinin bir şekilde üstesinden gelir. Serbestçe eşleştirin ve akın.
Araştırmanın nihai amacı, bu malzemelerin süper soğutmaya ihtiyaç duymadan süper iletkenler olarak nasıl davranacağını anlamaktır. Şimdi, ABD Enerji Bakanlığı'nın Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nda, yüksek Tc süperiletkenleri üzerinde çalışan bilim adamları, ilk olarak yaklaşık 50 yıl önce teorisyenlerin tahmin ettiği, çift yoğunluklu dalgalar olarak adlandırılan bir madde durumu olduğuna dair kesin kanıtlara sahipler. Nature dergisinde yayınlanan araştırma sonuçları, bu fazın ünlü bir bizmut bazlı bakır oksit süperiletkeninde süperiletkenlikle birlikte var olduğunu gösteriyor.
Araştırmayı yöneten Brookhaven Laboratuvarı'nda fizikçi olan Kazuhiro Fujita şunları söyledi: Bu, yoğunluk dalgaları çiftinin sıfır manyetik alanda var olduğunun ilk doğrudan spektroskopik kanıtıdır. Araştırmalar, yoğunluk dalgalarının bu malzemede önemli bir rol oynadığını doğruladı. Araştırma sonuçları, maddenin bu iki halinin (yoğunluk dalgası ve süperiletkenlik) birlikte var olduğunu ve etkileşime girdiğini göstermektedir. Araştırma ekibinin sonuçları, tek elektron tünel spektrumunu ölçmek için en gelişmiş spektral görüntüleme taramalı tünelleme mikroskobu (SI-STM) olan Brookhaven Oasis Laboratuvarı kullanılarak elde edildi. Ölçülen şey, araştırmacının örnek ile süper iletken elektrotun ucu arasındaki enerjiyi (voltajı) değiştirmesidir:
Belirli bir konumda örnek yüzeyinden SI-STM süperiletken elektrotunun ucuna kaç elektron "tünel" atar ve bunun tersi de geçerlidir. Bu ölçümler sayesinde, belirli bir konumdaki elektronların sayısının yanı sıra kafes ve elektronik durum yoğunluğu da çizilebilir. Materyal süper iletken olmadığında, elektronlar sürekli bir enerji spektrumunda bulunur ve her bir enerji spektrumu kendi benzersiz dalga boyunda yayılır. Ancak sıcaklık düştüğünde, malzeme süper iletken bir duruma girdiğinde elektronlar etkileşime girmeye ve eşleşmeye başlar. Bu gerçekleştiğinde, bilim adamları enerji spektrumunda o belirli enerji aralığında elektronların bulunmamasından kaynaklanan bir boşluk gözlemlerler.
Örnek: Bir bakır oksit (bakır oksit) süper iletkenindeki her elektronun bağlanma enerjisi (veya süper iletken enerji boşluğu), tüm yüzey hassas bir mikroskopla taranarak ölçülür. Tek bir atomu çevreleyen mavi ve sarı noktaların boyutu (oklu kırmızı çubuk, dönüş yönünü gösterir) enerji boşluğunun boyutunu gösterir (nokta ne kadar büyükse, boşluk o kadar büyük ve o konumda elektron çifti o kadar güçlü bağlanır).
Enerji boşluğunun enerjisi, elektron çiftini kırmak için gereken enerjiye eşittir (bu, bilim adamlarına ne kadar sıkı olduklarını söyler). Bilim adamları malzemenin yüzeyini taradıklarında, uzaysal olarak modüle edilmiş bir enerji boşluğu yapısı tespit ettiler. Enerji boşluğundaki bu modülasyonlar, elektronların bağlanma kuvvetindeki değişikliği ortaya çıkarır (maksimuma yükselir ve sonra minimuma düşer) Bu şablon, düzenli olarak düzenlenmiş kafesin yüzeyinde her sekiz atomu tekrar eder. Bu çalışma, önceki ölçümlere dayanıyor ve mikroskoba tünellenen elektronların da aynı periyodik şekilde üretilen akıma göre değiştiğini gösteriyor.
Akımdaki bu modülasyonlar, bir şekilde dolaylı da olsa, çift yoğunluklu dalgaların varlığını kanıtlayan ilk kanıttır. Eşleştirilmiş elektron akımının modülasyonu, elektron yüzeyindeki eşleşme derecesinin bir göstergesidir. Ancak bu kez, tek bir elektronun enerji spektrumunu ölçerek, çalışma, eşleştirilmiş spektrumdaki modülasyon boşluğunu doğrudan ölçmeyi başardı. Boşluk boyutunun modülasyonu, eşleştirilmiş yoğunluk dalgası durumlarının varlığının doğrudan spektral kanıtıdır. Yeni araştırma sonuçları, yoğunluk dalgalarının diğer temel özelliklerine ("yarı girdaplar" adı verilen kusurlar dahil) ve süperiletken fazlarla etkileşime ilişkin kanıtları da içeriyor.
Ek olarak, enerji boşluğu modülasyonu, bazı yüksek Tc bakır oranlı süperiletkenlerde elektriksel ve manyetik özelliklerin modülasyon modellerinin (bazen "çizgiler" olarak adlandırılır) olduğunu gösteren Brookhaven Laboratories tarafından yapılan başka bir çalışmayı yansıtır. Dönem olarak 8 birim içeren bir modülasyon modu. Özetle, bu bulgular yoğunluk dalgalarının bu malzemelerin süper iletkenliğinde önemli bir rol oynadığını göstermektedir. Bu durumu bilmek, süper iletken özelliklerin sıcaklık, manyetik alan ve taşıyıcı yoğunluğu dahil olmak üzere farklı koşullar altında nasıl göründüğünü gösteren karmaşık faz diyagramını anlamaya yardımcı olabilir.
Brocade | Araştırma / Gönderen: Brookhaven Ulusal Laboratuvarı
Referans Dergisi "Nature"
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
Takip edin Bokeyuan Daha fazlasını görün Damei Universe Science
