Странные электроны ломают кристаллическую симметрию высокотемпературных сверхпроводников

Теперь, ученые из Брукхевенской Национальной лаборатории американского Министерства энергетики (DOE) и Йельского университета обнаружили новое, удивительное поведение электронами в материале HTS. Результаты, изданные 27 июля в журнале Nature, описывают ломающий симметрию поток электронов через медную окись (cuprate) сверхпроводники.

Поведение может быть связано с когда-либо неуловимым механизмом позади HTS.«Наше открытие бросает вызов краеугольному камню физики конденсированного вещества», сказали ведущий автор и физик Brookhaven Lab Цзе У. «Эти электроны, кажется, спонтанно ‘выбирают’ свои собственные пути через материал – явление в прямой оппозиции ожиданиям».

Электроны для бездорожьяВ простых металлах электроны перемещаются равномерно, и без направленного предпочтения – думают о жидком распространении на поверхности. Материалы HTS в этом исследовании выложены слоями с четырехкратной вращательной симметрией кристаллической структуры.

Электрический ток, как ожидают, будет течь однородно параллельный этим слоям – но это не то, что наблюдала Брукхевенская группа.«Я из Среднего Запада, где мили сельхозугодий отделяют города», сказали Брукхевенский физик и соавтор исследования Энтони Боллинджер. «Проселочные дороги между городами в основном расположены как сетка, идущая на север на юг и восток на запад.

Вы ожидаете, что автомобили будут следовать за сеткой, которая сделана на заказ для них. Эта ломка симметрии состоит в том, как будто все решили покинуть мощеные дороги и двигаться прямо через области фермеров».В другом повороте тормозящее напряжение симметрии сохранилось до комнатной температуры, и через целый ряд химических составов ученые исследовали.«Электроны так или иначе координируют свое движение через материал, даже после того, как сверхпроводимость терпит неудачу», сказал Ву.

Сильные электронно-электронные взаимодействия могут помочь объяснить предпочтительное направление электрического тока. В свою очередь эти внутренние электронные причуды могут разделить отношения с явлениями HTS и предложить намек расшифровке его неизвестного механизма.Поиск атомного совершенства

В отличие от хорошо понятой классической сверхпроводимости, HTS озадачивал ученых больше трех десятилетий. Теперь, продвинутые методы предлагают беспрецедентное понимание.

«Самая трудная часть целой работы – и что помогает поместить нас отдельно – был дотошный существенный синтез», сказал соавтор исследования Си Хэ.Эта работа была частью большего проекта, который занял 12 лет и охватил синтез и исследование больше чем 2 000 фильмов меди стронция лантана окисные сверхпроводники.

«Этот масштаб исследования подходящий к окружающей среде национальной лаборатории», сказал Иван Божович, который возглавляет Брукхевенскую группу позади усилия.Они используют технику, названную молекулярной эпитаксией луча (MBE), чтобы собрать сложные окиси один атомный слой за один раз. Чтобы гарантировать структурное совершенство, ученые характеризуют материалы в режиме реального времени с электронной дифракцией, где электронный луч ударяет типовую и чувствительную меру по датчикам точно, как это рассеивается.«Сам материал – наш фонд, и это должно быть максимально безупречно, чтобы гарантировать, что наблюдаемые свойства внутренние», сказал Божович. «Кроме того, на основании нашего ‘цифрового’ синтеза, мы проектируем фильмы на уровне атомного слоя и оптимизируем их для различных исследований».

Плавание против токаПервый главный результат этого всестороннего исследования группы MBE в Брукхевене был издан по своей природе в прошлом году. Это продемонстрировало, что сверхпроводящее состояние в медно-окисных материалах довольно необычно, бросая вызов стандартному пониманию.

То открытие предположило, что так называемое «нормальное» металлическое государство, которое формируется выше критического температурного порога, в котором ломается сверхпроводимость, могло бы также быть экстраординарным. Смотря тщательно, ученые заметили, что, поскольку внешний ток тек через образцы, непосредственное напряжение неожиданно появилось перпендикуляр к тому току.«Мы сначала наблюдали это причудливое напряжение более чем десятилетие назад, но мы и другие обесценили это как некоторую ошибку», сказал Боллингер. «Но тогда это обнаружилось снова, и снова, и снова – при условиях, которыми все больше и больше управляют – и у нас закончились способы объяснить его.

Когда мы наконец нырнули в, результаты превысили наши ожидания».Чтобы придавить происхождение явления, ученые изготовили и измерили тысячи устройств, скопированных из фильмов HTS.

Они учились, как это непосредственное напряжение зависит от текущего направления, температуры и химического состава (уровень допинга стронцием, который управляет электронной плотностью). Они также изменили тип и кристаллическую структуру оснований, на которых фильмы HTS выращены, и даже как основания полируются.Эти дотошные исследования показали вне сомнения, что эффект внутренний самому материалу HTS, и что его происхождение чисто электронное.На молекулярном уровне общие жидкости выглядят одинаково в каждом направлении.

Некоторые, однако, состоят из подобных пруту молекул, которые имеют тенденцию выравнивать в одном предпочтительном направлении. Такие материалы называют жидкими кристаллами – они поляризуют свет и широко используются в показах. В то время как электроны в общих металлах ведут себя как жидкость, в cuprates они ведут себя как электронный жидкий кристалл.

«Мы должны понять, как это электронное поведение вписывается в загадку HTS в целом», сказал Он. «Это исследование дает нам новые идеи преследовать и способы заняться тем, что может быть самой большой тайной в физике конденсированного вещества. Я счастлив видеть, где это исследование берет нас».


8 комментариев к “Странные электроны ломают кристаллическую симметрию высокотемпературных сверхпроводников”

  1. Blackgrove

    после =надежного поставщика= нефти от которого беларусы до сих пор плюются… доказать свой статус по газу может только большими поставки через Украину 🙂

  2. )))) купил бы уже себе блокчейн "биржу" сразу да и не парился бы 🙂

  3. Министерство обороны Израиля провело на Аляске успешные испытания ракеты &;#171;Хец-3&;#187; а переброшены они туда были двумя нашими Ан-124-100 )) Смотри желчью не подавись!

  4. Яковиченко Варвара

    ого какие красивые…

  5. вот кто паводки в Закарпатье делает 🙂

  6. Путинцев Святослав

    Супер, мои аплодисменты стоя! У тебя прекрасная коммуналка, столько санузлов и все почти на одном этаже, воистину благосостоятельный человек

Комментарии закрыты.