МИННЕАПОЛИС – Ученые, изучающие высокотемпературные сверхпроводники, видят звезды. Кропотливый метод просмотра показывает тонкие звездообразные образцы на материалах, которые могут помочь физикам понять, как сверхпроводники смахивают электричество вперед без любого сопротивления при температурах целые 120 Келвина. Исследование было представлено здесь 20 марта на годовом собрании американского Физического Общества.Начиная с их открытия в 1986, высокотемпературные сверхпроводники бросили вызов полному объяснению.
Исследователи знают, что пары электронов танцуют легко вдоль самолетов медных и атомов кислорода в больших кристаллических структурах, сделанных из элементов, таких как висмут, стронций и кальций. Но они все еще не понимают, как электроны в паре привлекают друг друга, частично потому что они не были в состоянии видеть квант, механическая волна пар проходит через материал.
Дж. К. Шеймус Дэвис из Калифорнийского университета, Беркли, и Шуэнга Пэна из Бостонского университета подозревал, что волна покажет себя, когда электронные пары, рассеянные от загрязнений в материале и, ломались обособленно.Для обнаружения рассеивания исследователи использовали растровый туннельный микроскоп, изящно чувствительное устройство, измеряющее поток электронов между материалом и крошечным подобным пальцу исследованием, колеблющимся меньше чем одна миллиардная метра выше его. Путем просмотра региона вокруг отдельных атомов цинка, иногда в течение многих месяцев за один раз, Дэвис и коллеги нанесли на карту регионы тока высокого напряжения, сигнализировавшего зону прибоя где квантовая волна, разбитая против загрязнения и электронного разделения пар обособленно.
Ключ к эксперименту был тщательно подготовленными кристаллами, в которых исследователям Хироши Эйсэки и Шин-Ичиу Утиде из университета Токио удалось заменить отдельные медные атомы атомами цинка. «Без этих образцов эксперименты были бы совершенно невозможны», говорит Дэвис.Звездные образцы показывают, что электронные пары ломаются обособленно более легко при путешествии по диагонали через равнины медного кислорода. Это в свою очередь говорит исследователям, что квантовая волна немного походит на клевер с четырьмя листьями со своими лепестками, простирающимися вдоль рядов атомов – подозреваемый факт, но никогда, прежде чем доказано.Больше понимания может прибыть из систематической замены атомов в другое место в кристалле и при помощи других загрязнений, таких как никель, говорит Александр Балацкий, теоретический физик в Лос-Аламосе Национальная Лаборатория в Нью-Мексико, предсказавшая присутствие звездных образцов.
Такие эксперименты могут даже показать, почему электроны охватывают друг друга во-первых. «Путем ломки вещей», говорит Балацкий, «мы изучаем, как они работают от наизнанку».