Научници из Националне акцелераторске лабораторије СЛАЦ користили су побољшану технику рендгенских зрака како би истражили егзотична стања материје у неконвенционалном суперпроводнику који проводи електричну енергију са 100% ефикасношћу на релативно високим температурама. Видели су потпис стања познатог као таласи густине парова (ПДВ) и потврдили да се оно преплиће са другом фазом познатом као траке таласа густине наелектрисања (ЦДВ) - таласасти обрасци веће и мање електронске густине у материјалу. ЦДВ, заузврат, настају када се таласи густине спина (СДВ) појаве и преплићу. Заслуге: Јун-Сик Лее/СЛАЦ Натионал Аццелератор Лаборатори
Познато као "таласи густине пара", може бити кључно за разумевање како суперпроводљивост може постојати на релативно високим температурама.
Неконвенционални суперпроводници садрже бројне егзотичне фазе материје за које се сматра да играју улогу, у добру или злу, у њиховој способности да проводе електричну енергију са 100% ефикасношћу на много вишим температурама него што су научници мислили да је могуће – иако су још увек далеко од температура то би омогућило њихову широку примену у савршено ефикасним далеководима, маглев возовима и тако даље.
Сада су научници из Националне акцелераторске лабораторије СЛАЦ Министарства енергетике уочили потпис једне од тих фаза, познатих као таласи густине пара или ПДВ, и потврдили да је испреплетена са другом фазом познатом као траке таласа густине наелектрисања (ЦДВ) – таласасти обрасци веће и мање електронске густине у материјалу.
Посматрање и разумевање ПДВ-а и његових корелација са другим фазама може бити од суштинског значаја за разумевање како се суперпроводљивост појављује у овим материјалима, омогућавајући електронима да се упарују и путују без отпора, рекао је Јун-Сик Лее, научник СЛАЦ који је водио истраживање у лабораторији. Стенфордски извор светлости синхротронског зрачења (ССРЛ).
Чак и индиректни докази ПДВ фазе испреплетене пругама наелектрисања, рекао је, важан су корак на дугом путу ка разумевању механизма иза неконвенционалне суперпроводљивости, који је избегао научницима током више од 30 година истраживања.
Ли је додао да је метод који је његов тим користио да направи ово запажање, што је укључивало драматично повећање осетљивости стандардне рендгенске технике познате као резонантно меко расејање Кс-зрака (РСКСС) како би могао да види изузетно слабе сигнале које емитују ове појаве , има потенцијал за директно уочавање и ПДВ потписа и његових корелација са другим фазама у будућим експериментима. То је оно на чему планирају даље да раде.
Научници су своје налазе описали у чланку објављеном у Пхисицал Ревиев Леттерс.
Отпетљавање тајни суперпроводника
Постојање ПДВ фазе у високотемпературним суперпроводницима предложено је пре више од једне деценије и постало је узбудљиво подручје истраживања, при чему теоретичари развијају моделе да објасне како она функционише, а експериментатори је траже у различитим материјалима.
У овој студији, истраживачи су га тражили у материјалу оксида бакра, или купрату, познатом као ЛСЦФО за елементе које садржи - лантан, стронцијум, бакар, гвожђе и кисеоник. Сматра се да у њему постоје две друге фазе које се могу преплитати са ПДВ: таласне траке густине наелектрисања и таласне пруге густине спина.
Природа и понашање трака наелектрисања и окретања истражени су у бројним студијама, али било је само неколико индиректних увида у ПДВ - слично као идентификација животиње по траговима - и ниједан направљен техникама расејања рендгенских зрака. Пошто расејање рендгенских зрака открива понашање читавог узорка одједном, сматра се да је то најперспективнији начин да се разјасни да ли ПДВ постоји и како се он односи на друге кључне фазе у купратима, рекао је Ли.
Током протеклих неколико година, ССРЛ тим је радио на повећању осетљивости РСКСС-а како би могао да ухвати сигнале које су тражили.
Постдокторски истраживач Хаи Хуанг и инжењер особља СЛАЦ-а Санг-Јун Лее користили су побољшану технику у овој студији. Они су распршили рендгенске зраке са ЛСЦФО у детектор, формирајући обрасце који су откривали шта се дешава унутар материјала. Како су снизили температуру материјала према његовом суперпроводљивом опсегу, појавиле су се спинске пруге које су се преплитале да би формирале траке наелектрисања, а те пруге наелектрисања су затим повезане са појавом дводимензионалних флуктуација које су обележје ПДВ-а.
Истраживачи су рекли да ови резултати не само да показују вредност новог РСКСС приступа, већ и подржавају могућност да је ПДВ присутан не само у овом материјалу, већ иу свим суперпроводним купратима.
Референца: „Дводимензионалне суперпроводне флуктуације повезане са пругама таласа густине наелектрисања у Ла1.87Sr0.13Cu0.99Fe0.01O4” од Х. Хуанга, С.-Ј. Лее, И. Икеда, Т. Танигуцхи, М. Такахама, Ц.-Ц. Као, М. Фујита и Ј.-С. Ли, 21. април 2021. Пхисицал Ревиев Леттерс.
ДОИ: 10.1103 / ПхисРевЛетт.126.167001
Истраживачки тим предвођен Масакијем Фуџитом са Универзитета Тохоку у Јапану узгајао је висококвалитетни ЛСЦФО кристал коришћен у експерименту и тамо спровео прелиминарне тестове. Истраживање је финансирала Канцеларија за науку ДОЕ. ССРЛ је кориснички објекат ДОЕ Оффице оф Сциенце.
