İlk kez kanıtlandı: yüksek sıcaklıklı süper iletkenler tek tip değildir! Bu fizikteki en büyük gizemlerden biridir
Yüksek sıcaklık süperiletkenliği, fizikteki en büyük gizemlerden biridir.LION'un fizikçisi Milan Allen'ın araştırma ekibi, süper iletken parçacıkların uzamsal değişikliklerini ilk kez görüntülemek için Josephson taramalı tünelleme mikroskobunu kullandı. Yüksek sıcaklık süper iletkenlerinin gizemi Düzensiz olabilir, bu da Cooper çiftlerinin yoğunluğunun süperiletkenliğin uzay ile değişmesine neden olacağı anlamına gelir.İlk görüntüleme gerçekten de çok düzensiz bir süperiletken olduğunu kanıtladı. Nature dergisinde Duchy Cho, Cohen Bastian, Damianos Chazopoulos ve Allen tarafından yayınlanan bu keşif, bu gizemli yüksek sıcaklık süperiletkenlik fenomenini açıklamaya yardımcı olacaktır. .
1911'de, geleneksel süperiletkenlik keşfedildi, yani ölçülebilir bir direnç olmadan akımı ileten bir malzeme Leiden Üniversitesi'nden fizikçi Heike Camerin Onnis, mutlak sıfırın 4,2 derece üzerinde olduğunu fark etti. O sırada cıva direnci ortadan kalktı. Bu çok garip ve beklenmedik bir durum çünkü normal şartlar altında metalin içinden akan elektronlar, kristal yapıdaki atomlar veya düzensizliklerle çarpışacak ve bu da direnç denen şeyle sonuçlanacaktır. 1957 yılına kadar fizikçiler Barding, Cooper ve Schriever bu fenomeni açıkladılar.Elektronların kristal içinde akarken kristaldeki titreşim sayesinde belirli bir mesafe içinde birbirlerini nasıl algılayabildiklerini gösterdiler. Çift ve sözde Cooper çiftleri oluşturun.
Yüksek sıcaklık süper iletken
Cooper çiftleri, elektronlara ek olarak, kristalin içinde hareket eden büyük bir kolektif oluşturmak için birleşebilirler. Bu kolektif, tek bir atom veya kusurdan çok daha büyüktür ve hissedilmeyeceklerdir. Küçük dalgaların ayrı gemiler tarafından engelleneceği bir yelkenli suyunun içinden engelsiz akan devasa bir dalga gibi biraz. Beklenmedik bir şekilde, 1986'da İsviçreli fizikçiler Bednorz ve Muller, sıcaklığı anormal derecede "ılık" olan ve mutlak sıfırın 90 derece üzerine ulaşan bir süper iletken malzeme keşfettiler.Sıcaklık, yüksek sıcaklık süperiletkenliğini açıklamak için yeterliydi. Kritik sıcaklık oda sıcaklığına yükseltilebilirse.
Bu teknolojinin, pratik olarak kayıpsız elektrik hatlarından yüzer trenlere kadar çok sayıda teknik uygulamaya sahip olması bekleniyor. Ancak bu gerçekleşmedi, bazı uygulamalar yavaş yavaş piyasaya sürülüyor, ancak kritik sıcaklık durdu, çünkü belki de bugüne kadar teorik fizikçiler, onlarca yıla rağmen alışılmadık süperiletkenliği tam olarak anlamadılar. Deneysel ve teorik araştırma. Bu süperiletkenlerdeki Cooper çiftlerinin geleneksel süperiletkenlerden çok daha küçük ve daha seyrek olduğu bilinmektedir.
Josephson Taramalı Tünel Açma Mikroskobu
İnsanlar yıllardır bu homojen olmadığından bahsediyorlar ve nihayetinde görselleştirmek için Allen'ın ekibi, yüzeyde küçük bir ucu hareket ettirerek numuneyi görüntülemek için özel bir tarama tünelleme mikroskobu (STM) kullandı. İğne yüzeyi taradığında yerel özellikler ölçülür ve atomik çözünürlüğe sahip bir görüntü elde edilir. Bu özel tip taramalı tünelleme mikroskobu Josephson taramalı tünelleme mikroskobu olarak adlandırılır ve ucu süper iletken kurşunla kaplıdır.
Josephson taramalı tünelleme mikroskobu Josephson etkisini kullanır: iki süper iletken akım, küçük bir iletken olmayan boşluktan, bu durumda uç ile numune arasındaki boşluktan geçebilir. Josephson akımını dikkatlice ölçerek, Cooper çiftlerinin yoğunluğu ölçülebilir. Diğer mikroskoplar kullanılarak Cooper çiftlerinin tutarlılığı aynı anda çizilebilir, bu da stabilitesinin bir ölçüsüdür.
Cooper Çifti Blok
Tarama başına yaklaşık 3 gün taranan görüntüler, tutarlılık ve yoğunluğun çok dengesiz olduğunu gösteriyor. Fizikçiler, bu fenomenin kristalin homojen olmamasından kaynaklanma olasılığını dışlamak için atomları da görüntülediler, ancak sonuçlar tamamen farklıydı. Bu, homojen olmamanın sadece kristal kafesin bir sonucu olmadığını, Cooper'ın kendine özgü bir özelliği olduğunu gösteriyor. Josephson taramalı tünelleme mikroskobu daha önce kurulmuş ve kullanılmıştır, ancak bu görüntüleri üretmek için çözünürlük ve güvenilirlik değildir.Bu, bunu yapmamızı sağlayan birçok teknolojik ilerlemenin toplamıdır.
Ayrıca doğru numuneyi seçin. Özenle seçilmiş demir selenid tellürid (FeTeSe) yüksek sıcaklıkta bir süper iletkendir, ancak nispeten basit bulgular, fizikçiler Jan Zaanen ve Koenraad Schalm gibi teorisyenlerin bu gizemi çözmesine daha da yardımcı olabilir. Allen, mikroskobu yeni bir mercek, yeni bir mikroskop gibi diğer malzemeleri hızla incelemek için kullanmayı umuyor. Son olarak, süperiletkenliğin daha önce görülmemiş temel bir özelliği üzerinde çalışılabilir.
