Yüksek sıcaklık ve normal basınçta, kayıpsız iletim! Nikel oksit süperiletken, ilk detaylı elektronik araştırmayı tamamladı
Ağustos 2019'da "Bokeyuan" mızın neyi rapor edip analiz ettiğini hatırlıyor musunuz: Açıkça süperiletkenlik belirtileri gösteren ilk nikel oksit malzemesi keşfedildi? Bu, dünyanın her yerinden bilim adamlarının daha fazla bilgi bulma yarışını tetiklemiştir.Bu malzemenin kristal yapısı, nispeten yüksek sıcaklıkta ve normal basınçta dünya rekorunu elinde tutan bakır okside veya kuprata benzer. Peki elektronu aynı davranışa mı sahip? Bu cevaplar, geleneksel olmayan yeni süperiletkenlerin sentezini ilerletmeye yardımcı olabilir.
Güç aktarımı, nakliye ve diğer uygulamalar için kullanılması da küpratın mekanizmasını ortaya çıkarabilir. Ancak 30 yılı aşkın araştırmadan sonra bu hala bir muamma! ABD Enerji Bakanlığı'nın SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı ve Stanford Üniversitesi'nden bilim adamları tarafından yönetilen bir ekip, Natural Materials dergisinde yeni bir makalede yayınlandı, süper iletken nikel oksidi (veya nikelatı) ilk kez ayrıntılı olarak inceledi. Elektronik yapı. Bilim adamları iki teknik kullandılar, rezonans esnek olmayan X-ışını saçılımı (RIXS) ve X-ışını absorpsiyon spektroskopisi (XAS).
Nikelatın elektronik yapısının ilk tam resmi elde edildi, temelde elektronik düzenlemeleri ve davranışları malzemenin özelliklerini belirler. Hem bakırat hem de nikelat, nadir toprak iyonları gibi diğer elementlerle kaplı ince, iki boyutlu pullardır. Bu pullar belirli bir sıcaklığın altına soğuduğunda süper iletken hale gelirler ve serbestçe akan elektron yoğunlukları "doping" adı verilen bir işlemle ayarlanır. Kupratlar, önceden katkılı "temel durumdaki" yalıtkanlardır, bu da elektronlarının hareket edemeyeceği anlamına gelir.
Katkılamadan sonra elektronlar serbestçe hareket edebilir, ancak bunların çoğu kuprat tabakası ile sınırlıdır ve nadiren orta kısımdaki nadir toprak tabakası yoluyla küprat komşularına ulaşır. Ancak araştırma ekibi, nikelatta durumun böyle olmadığını buldu. Katkısız bir bileşik, elektronların serbestçe aktığı bir metaldir. Ek olarak, ara katman aslında nikel katmanına elektronlarla katkıda bulunur ve bakır oranlarında görülenden çok farklı olan üç boyutlu bir metalik durum oluşturur. Bu, geçiş metal oksitlerinin (bakır oranlar ve nikelatlar gibi) yeni bir temel halidir.
Süperiletkenliğin nasıl üretildiği ve bu sistemde ve muhtemelen diğer bileşiklerde süperiletkenliğin nasıl optimize edileceğine dair deneysel ve teorik araştırmalar için yeni yönler açar! Bilim adamları, bakır oranlı yüksek sıcaklık süper iletkenlerine benzer elektriksel özelliklere sahip nikel bazlı malzemeler arıyorlar. Katkılı sonsuz katmanlı nikelat NdNiO2'de süperiletkenliğin keşfi, bu keşif çabalarını güçlendirmiştir. Çalışma, LaNiO2 ve NdNiO2'nin elektronik yapısının bakır oranlarına benzer olmasına rağmen, önemli farklılıklar içerdiğini kanıtlamak için X-ışını enerji spektrumu ve yoğunluk fonksiyonel teorisini kullandı.
Bakır oranlarından farklı olarak, sonsuz nikel tuzu tabakasındaki nadir toprak izolasyon tabakası, NiO2 tabakasındaki 3d {x ^ 2-y ^ 2} 'nin yarı-iki boyutlu güçlü simetrisi ile güçlü olan, zayıf etkileşimli üç boyutlu 5d metal durumunu destekler. İlişkili durum simetriktir. Bu nedenle, sonsuz katman nikelat, nadir toprak arası metaller arası bileşiğin bir kardeşi olarak kabul edilebilir, ikincisi ağır fermiyon davranışıyla bilinir ve NiO 2 ile ilgili katmanın rolü, nadir toprak ağır fermiyon bileşiğindeki 4f durumuna benzer. Bu Anderson kafes şeklindeki "oksit arası metal bileşiği", Mott yalıtım durumunun yerini alır ve katkılamadan sonra süper iletkenlik için referans durum olur.
Brocade | Araştırma / Gönderen: ABD Enerji Bakanlığı SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı
Referans Dergisi "Natural Materials"
DOI: 10.1038 / s41563-019-0585-z
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
