Год назад экспериментаторы в Японии и Китае установили мир физики конденсированного вещества, гудящей, когда они обнаружили новую семью высокотемпературных сверхпроводников – материалы, несущие электричество без сопротивления при необъяснимо высоких температурах. Теперь, эксперименты показывают, что новые составы, содержащие железо и мышьяк, разделяют что-то общее с самыми старыми известными сверхпроводниками, которые теоретики расшифровали 52 года назад.
В обоих типах материалов крошечные колебания, кажется, играют важную роль в создании электрического тока, не теряя энергию – несмотря на то, что это не обязательно означает работу материалов тот же путь.В любом сверхпроводнике поток без сопротивления начинается ниже определенной «критической температуры» когда электроны так или иначе пара для вальсирования вдоль беспрепятственного. Вопрос, как делают электроны, обычно отражающие друг друга, привлекающие друг друга вместо этого? В обычном сверхпроводнике, таком как металлический ниобий, охлажденный к ниже 9.3 kelvin, колебания обеспечивают необходимый «клей».
Электрон, проносящийся через материал, выделяет квантовавшую вибрацию или «фонон», тянущий другой электрон по его следу. Сформулированный в 1957, эта схема аккуратно объяснила каждый сверхпроводник, известный в это время и в течение многих десятилетий для прибытия.Но в 1986, вещи стали более сложными. Физики обнаружили новую семью сверхпроводников, что все содержат самолеты медных и атомов кислорода и работы при намного более высоких температурах: теперь целых 138 kelvin.
Тонкие связи, созданные фононами, должны, конечно, таять при таких температурах и этих высокотемпературных сверхпроводниках – известный, поскольку cuprates – бросали вызов полному объяснению в течение 22 лет. Вот почему исследователи были взволнованы открытием составов железа-и-мышьяка в прошлом году (ScienceNOW, 17 апреля 2008): Путем сравнения их с cuprates физики надеются, что они могли бы быть в состоянии выяснить обе семьи сверхпроводника сразу.
Теперь, Ксиэнхуи Чен, физик в университете Науки и техники Китая в Хэфэе и коллег показал, что фононы играют важную роль в сверхпроводниках железа-и-мышьяка. Это – что-то вроде удивления, поскольку физики обычно думают, что фононы играют самое большее второстепенную роль в cuprates. Для исследования роли фононов исследователи изучили два из сложных сверхпроводников железа-и-мышьяка: самариевый железный закаленный оксид мышьяка, или «лакируемый», с фтором и бариевым железным арсенидом так же лакируется с калием.
Исследователи произвели образцы, содержащие атомы железа с различными весами – или атомы более тяжелого «изотопа», железа 56, или более легкое железо 54.Замена более тяжелых ионов с более легкими должна заставить фононы вибрировать немного быстрее. Затем если фононы действительно играют роль в соединении, критическая температура сверхпроводника должна измениться, также, (в обычных сверхпроводниках, это повышается). И это, что Чен и коллеги наблюдали в их образцах.
И в самариевом составе и в соединении бария, критические температуры версий легкого изотопа были половиной kelvin выше, чем те из тяжелых версий, как физики сообщают на этой неделе по своей природе.Тот «изотоп перемещается», доказывают, что колебания обеспечивают клей в новых материалах, в конце концов? Нет, говорит, Лилия Боери, теоретик в Макс.
Планке Институте Физики твердого тела в Штутгарте, Германия. Чен и коллеги, также проверенные нелегированный, варианты несверхпроводимости самариевых и соединений бария, подвергающихся переходу другого типа: Они становятся намагниченными странным способом с соседними рядами железных ионов, указывающих в противоположных направлениях. Бригада Чена показала, что переключение железных изотопов также увеличивает температуру для магнитного перехода наполовину градус.
То параллельное повышение, Боери говорит, предполагает, что фононы в сверхпроводимости составляют электроны пастуха новым и косвенным способом путем взаимодействия с магнитными колебаниями, тогда склеивающими электроны. «По моему мнению, этим результатом является подтверждение, что это экзотические сверхпроводники» и не обычные, говорит она.Но что результат подразумевает для таинственного cuprates? Физики обычно предполагали, что фононы играют мало роли в них, частично потому что материалы не показывают изменения изотопа, говорит Чен. Но это только при оптимальном допинге, говорит он; на низких уровнях допинга они показывают большое изменение. «Честно говоря, Я не понимаю, почему теоретики игнорируют это», говорит Чен.
Он говорит, что пора пересмотреть роль фононов в cuprates. Боери говорит, что некоторые теоретики уже начали делать это.