Süper iletken malzemeleri “normal”, süperiletken olmayan hallerinde incelemek için, bilim adamları genellikle malzemeyi manyetik alana maruz bırakarak süperiletkenliği kapatırlar, sol. SLAC bilim adamları, süper iletkenliği bir ışık flaşıyla kapatmanın, çok benzer temel fiziğe sahip normal bir durum ürettiğini keşfettiler, bu da aynı zamanda kararsız ve oda sıcaklığındaki süper iletkenliğin kısa flaşlarına ev sahipliği yapabilir. Bu sonuçlar, pratik cihazlar için yeterince kararlı olan oda sıcaklığında süper iletkenlik üretmeye yönelik yeni bir yol açmaktadır. Kredi: Greg Stewart/SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı
Fakat bu kararsız duruma ilişkin gözlemlerin, güç hatları, maglev trenleri, parçacık hızlandırıcıları ve tıbbi ekipman gibi kullanımların kararlılıklarını gerektirdiği gerçek dünyada yüksek sıcaklıklı süper iletkenlerin nasıl işlev görebileceğiyle herhangi bir ilgisi var mı?
Science Advances’te bugün yayınlanan bir araştırma, cevabın evet olduğunu gösteriyor.
Enerji Departmanı’nın SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’nda görevli bilim insanı ve uluslararası araştırma lideri Jun-Sik Lee, “İnsanlar bu tür bir çalışmanın yararlı olmasına rağmen, gelecekteki uygulamalar için pek umut verici olmadığını düşündüler” dedi.
“Ama şimdi bu kararsız durumların temel fiziğinin kararlı olanlara çok benzediğini gösterdik. Dolayısıyla bu, diğer malzemelerin de ışıkla geçici bir süperiletken duruma itilmesi olasılığı da dahil olmak üzere çok büyük fırsatlar sunuyor. İlginç bir durum ki başka türlü göremiyoruz.”
Normal neye benziyor?
YBCO, kuprat olarak da bilinen bir bakır oksit bileşiğidir ve 1986’da bulunan ve uzak sıcaklıklarda sıfır dirençle elektriği ileten bir malzeme ailesinin üyesidir. bilim adamlarının daha önce mümkün olduğunu düşündüklerinden daha yüksek.
70 yıldan daha uzun bir süre önce keşfedilen geleneksel süper iletkenler, YBCO belirli bir geçiş sıcaklığının altında soğutulduğunda normalden süper iletken bir duruma geçer. Bu noktada elektronlar eşleşir ve elektriği zahmetsizce ileten bir tür elektron çorbası olan bir kondensat oluşturur. Bilim adamlarının eski tarz süperiletkenlerde bunun nasıl olduğuna dair sağlam bir teorisi var, ancak YBCO gibi alışılmadık olanlarda nasıl çalıştığı konusunda hala bir fikir birliği yok.
Bu gerçek bir karışıklık ve araştırmacılar bunu daha iyi anlamanın daha iyi olacağını umuyorlar. Bu malzemelerin, geleneksel süperiletkenler için öngörülen teorik sınırdan çok daha yüksek sıcaklıklarda nasıl ve neden süper iletken hale geldiğine dair ışık.
Anahtarlama genellikle malzemeyi bir manyetik alana maruz bırakarak yapılır. Bu tercih edilen yaklaşımdır çünkü malzemeyi kararlı bir konfigürasyonda bırakır – pratik bir cihaz yaratmak için ihtiyaç duyacağınız türden.
Bu çalışmada, Lee ve işbirlikçileri iki anahtarlama yaklaşımını – manyetik alanlar ve ışık darbeleri – odaklanarak karşılaştırdılar. süper iletken malzemelerde görülen, yük yoğunluğu dalgaları veya CDW’ler olarak bilinen maddenin özel bir fazını nasıl etkilediklerine dair. CDW’ler, daha yüksek ve daha düşük elektron yoğunluğunun dalga benzeri kalıplarıdır, ancak okyanus dalgalarının aksine, hareket etmezler.
YBCO’nun süper iletkenliği kapatıldığında CDW’lerin nasıl göründüğünü ışığa karşı manyetizma ile karşılaştırmak için araştırma ekibi üç X-ray cihazında deneyler yaptı.
Önce yük yoğunluğu dalgaları da dahil olmak üzere bozulmamış malzemenin özelliklerini SLAC’ın Stanford Synchrotron Radyasyon Işık Kaynağında (SSRL) ölçtüler.
“Bu deneyler, numunelerin manyetizmaya veya ışığa maruz bırakılmasının, CDW’lerin benzer 3D modellerini oluşturduğunu gösterdi” dedi ve SLAC personeli bilim adamı ve çalışmanın ortak yazarı S. angoon Şarkısı. Bunun nasıl ve neden olduğu hala anlaşılmasa da, sonuçların her iki yaklaşımın neden olduğu durumların aynı temel fiziğe sahip olduğunu gösterdiğini söyledi. Ve lazer ışığının, potansiyel olarak oda sıcaklığında süper iletkenlik dahil olmak üzere, pratik uygulamalar için stabilize edilebilecek geçici durumları yaratmanın ve keşfetmenin iyi bir yolu olabileceğini öne sürüyorlar.
Pohang Hızlandırıcı Laboratuvarı ve Kore’deki Pohang Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden araştırmacılar; Japonya’da Tohoku Üniversitesi, RIKEN SPring-8 Merkezi ve Japonya Synchrotron Radyasyon Araştırma Enstitüsü; ve Almanya’daki Max Planck Katı Hal Araştırma Enstitüsü de DOE Bilim Ofisi tarafından finanse edilen bu çalışmaya katkıda bulundu. SSRL, bir DOE Office of Science kullanıcı tesisidir.
Referans: Hoyoung Jang, Sanghoon Song, Takumi Kihara, Yijin Liu, Sang-Jun Lee, Sang-Youn Park, Minseok Kim, Hyeong-Do Kim, Giacomo Coslovich, Suguru Nakata, Yuya Kubota, Ichiro Inoue, Kenji Tamasaku, Makina Yabashi, Heemin Lee, Changyong Song, Hiroyuki Nojiri, Bernhard Keimer, Chi- Chang Kao ve Jun-Sik Lee, 9 Şubat 2022, Bilimsel Gelişmeler.
DOI: 10.1126/sciadv.abk0832
