استخدم العلماء في مختبر المسرع الوطني SLAC تقنية محسنة للأشعة السينية لاستكشاف الحالات الغريبة للمادة في موصل فائق غير تقليدي يوصل الكهرباء بكفاءة 100٪ في درجات حرارة عالية نسبيًا. لقد لمحوا توقيع حالة تُعرف باسم موجات كثافة الزوج (PDW) ، وأكدوا أنها تتشابك مع مرحلة أخرى تُعرف باسم خطوط موجة كثافة الشحنة (CDW) - أنماط تشبه الموجة ذات كثافة إلكترون أعلى وأقل في المادة. يتم إنشاء CDWs ، بدوره ، عندما تظهر موجات كثافة الدوران (SDW) وتتشابك. الائتمان: مختبر التسريع الوطني Jun-Sik Lee / SLAC
تُعرف باسم "موجات الكثافة الزوجية" ، وقد تكون مفتاحًا لفهم كيفية وجود الموصلية الفائقة في درجات حرارة عالية نسبيًا.
تحتوي الموصلات الفائقة غير التقليدية على عدد من الأطوار الغريبة للمادة التي يُعتقد أنها تلعب دورًا ، للأفضل أو للأسوأ ، في قدرتها على توصيل الكهرباء بكفاءة بنسبة 100٪ في درجات حرارة أعلى بكثير مما كان يعتقد العلماء ممكنًا - على الرغم من أنها لا تزال أقل بكثير من درجات الحرارة من شأنها أن تسمح بنشرها على نطاق واسع في خطوط طاقة فعالة تمامًا وقطارات مغناطيسية وما إلى ذلك.
الآن العلماء في مختبر المسرع الوطني SLAC التابع لوزارة الطاقة قد لمحوا توقيع إحدى تلك المراحل ، المعروفة باسم موجات الكثافة الزوجية أو PDW ، وأكدوا أنها متشابكة مع مرحلة أخرى تُعرف باسم خطوط موجة كثافة الشحنة (CDW) - الأنماط الموجية كثافة إلكترون أعلى وأقل في المادة.
قد تكون مراقبة وفهم PDW وارتباطاتها مع المراحل الأخرى ضرورية لفهم كيفية ظهور الموصلية الفائقة في هذه المواد ، مما يسمح للإلكترونات بالاقتران والسفر بدون مقاومة ، كما قال Jun-Sik Lee ، عالم فريق SLAC الذي قاد البحث في المختبر. ستانفورد السنكروترون Lightsource (SSRL).
وقال إنه حتى الأدلة غير المباشرة على مرحلة PDW المتشابكة مع خطوط الشحن ، تعد خطوة مهمة على الطريق الطويل نحو فهم الآلية الكامنة وراء الموصلية الفائقة غير التقليدية ، والتي استعصت على العلماء على مدار أكثر من 30 عامًا من البحث.
وأضاف لي أن الطريقة التي استخدمها فريقه لإجراء هذه الملاحظة ، والتي تضمنت زيادة كبيرة في حساسية تقنية الأشعة السينية القياسية المعروفة باسم تشتت الأشعة السينية الرنانة (RSXS) حتى يتمكن من رؤية الإشارات الخافتة للغاية المنبعثة من هذه الظواهر. ، لديه القدرة على الرؤية المباشرة لكل من توقيع PDW وارتباطاته بالمراحل الأخرى في التجارب المستقبلية. هذا ما يخططون للعمل عليه بعد ذلك.
وصف العلماء النتائج التي توصلوا إليها في مقال نشر في استعراض للحروف البدنية.
فك أسرار الموصل الفائق
تم اقتراح وجود طور PDW في الموصلات الفائقة ذات درجة الحرارة العالية منذ أكثر من عقد من الزمان وأصبح مجالًا مثيرًا للبحث ، حيث طور المنظرون نماذج لشرح كيفية عملها والبحث التجريبي عنها في مجموعة متنوعة من المواد.
في هذه الدراسة ، ذهب الباحثون للبحث عنها في مادة أكسيد النحاس ، أو النحاسية ، المعروفة باسم LSCFO للعناصر التي تحتوي عليها - اللانثانوم ، والسترونتيوم ، والنحاس ، والحديد ، والأكسجين. يُعتقد أنه يستضيف مرحلتين أخريين قد تتشابك مع PDW: خطوط موجة كثافة الشحن وشرائط موجة كثافة الدوران.
تم استكشاف طبيعة وسلوك خطوط الشحنة والدوران في عدد من الدراسات ، ولكن لم يكن هناك سوى عدد قليل من اللمحات غير المباشرة عن PDW - مثل تحديد حيوان من مساراته - ولم يتم صنع أي منها باستخدام تقنيات تشتت الأشعة السينية. نظرًا لأن تشتت الأشعة السينية يكشف عن سلوك عينة كاملة في وقت واحد ، يُعتقد أنها الطريقة الواعدة لتوضيح ما إذا كان PDW موجودًا وكيف يرتبط بالمراحل الرئيسية الأخرى في النحاسات ، كما قال لي.
على مدى السنوات القليلة الماضية ، عمل فريق SSRL على زيادة حساسية RSXS حتى يتمكن من التقاط الإشارات التي كانوا يبحثون عنها.
استخدم الباحث ما بعد الدكتوراه هاي هوانغ ومهندس فريق SLAC سانج جون لي التقنية المحسنة في هذه الدراسة. قاموا بنثر الأشعة السينية من LSCFO إلى جهاز الكشف ، مشكلين أنماطًا كشفت عما يجري داخل المادة. عندما أسقطوا درجة حرارة المادة باتجاه نطاق الموصلية الفائقة ، ظهرت خطوط الدوران وتشابكت لتشكل شرائط الشحن ، ثم ارتبطت هذه الشرائط بظهور تقلبات ثنائية الأبعاد هي السمة المميزة لـ PDW.
قال الباحثون إن هذه النتائج لا توضح قيمة نهج RSXS الجديد فحسب ، بل تدعم أيضًا إمكانية وجود PDW ليس فقط في هذه المادة ، ولكن في جميع النحاسات فائقة التوصيل.
المرجع: "التقلبات فائقة التوصيل ثنائية الأبعاد المرتبطة بخطوط موجة الشحنة والكثافة في La1.87Sr0.13Cu0.99Fe0.01O4"بقلم هـ. هوانغ ، S.-J. لي ، واي.إيكيدا ، تي تانيجوتشي ، إم تاكاهاما ، سي-سي. Kao و M. Fujita و J.-S. لي ، 21 أبريل 2021 ، استعراض للحروف البدنية.
دوى: 10.1103 / PhysRevLett.126.167001
قام فريق بحثي بقيادة ماساكي فوجيتا بجامعة توهوكو في اليابان بتطوير بلورة LSCFO عالية الجودة المستخدمة في التجربة وأجرى اختبارات أولية عليها هناك. تم تمويل البحث من قبل مكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة. SSRL هي منشأة مستخدم تابعة لمكتب العلوم التابع لوزارة الطاقة.
