Исследователи в Японии и Китае обнаружили новую семью высокотемпературных сверхпроводников – материалы, проводящие электричество без любого сопротивления при необъяснимо высоких температурах. Физики во всем мире приветствуют открытие новых составов железа-и-мышьяка как важный шаг вперед, поскольку единственные другие высокотемпературные сверхпроводники являются составами меди-и-кислорода или cuprates, обнаруженными в 1986. Те более старые материалы netted Нобель и зажженный огненная буря исследования, но физики все еще не соглашается о том, как они работают, оставляя высокотемпературную сверхпроводимость самой большой тайной в физике конденсированного вещества. Некоторые исследователи надеются, что новые материалы помогут решить его.
«Возможно, что эти материалы обеспечат более чистую систему для работы с, и внезапно [физика], cuprates станет более ясным», говорит Хай-Ху Вэнь, физик в Институте физики (IoP) в китайской Академии наук в Пекине. Но Филип Андерсон, теоретик в Принстонском университете и лауреат Нобелевской премии, говорит, что новые сверхпроводники будут более важными, если они не будут работать как старый. «Если это – действительно новый механизм, Бог знает, куда это пойдет», говорит он.Сверхпроводимость является лучшим светским талантом природы. Обычно, электроны, текущие в металле, теряют энергию, поскольку они рикошетят от дефектов в кристаллическом материале.
В сверхпроводниках электроны не испытывают такого сопротивления и просто продолжают идти. Поэтому ниже определенной температуры, они формируют пары. Отклонение электрона тогда требует ломки пары, и при низких температурах нет достаточного количества энергии вокруг, чтобы сделать это.
Таким образом, дуэт вальсирует вдоль беспрепятственного.В обычном сверхпроводнике пары скрепляются колебаниями, слегка колеблющимися через структуру материала положительно заряженных ионов. Большинство физиков, однако, думает, что механизм не может объяснить cuprates, работающие при температурах целых 138 kelvin.
В них каждый состав содержит самолеты кислорода и медных ионов, устроенных в квадратном образце. Электроны прыгают от медного иона до медного иона и так или иначе пары, несмотря на то, что физики не соглашаются о том, как это происходит.Новые материалы напоминают cuprates некоторыми поразительными способами. Они – также выложенные слоями материалы, но вместо меди и кислорода, они содержат самолеты железа и мышьяка, вдоль которого по-видимому скользят электроны.
Между самолетами лежат элементы, такие как лантан, церий или самарий, смешанный с кислородом и фтором. 23 февраля Hideo Hosono Технологического института Токио и коллег сообщил в Журнале американского Химического Общества, что кислородный железный арсенид фтора лантана (LaO1-xFxFeAs) становится сверхпроводником в 26 kelvin.Тогда китайские исследователи вступили во владение. 25 марта Кс.Х.
Чен из университета Науки и техники Китая в Хэфэе сообщил, что самариевый кислородный железный арсенид фтора (SmO1-xFxFeAs) идет сверхпроводимость в 43 kelvin. Три дня спустя, Zhong-Сиань, Чжао из IoP сообщил, что кислородный железный арсенид фтора празеодимия (PrO1-xFxFeAs) имеет «критическую температуру» 52 kelvin. 13 апреля Чжао и его бригада показали, что самариевый состав становится сверхпроводником в 55 kelvin, если это выращено под давлением.
Все материалы имеют ту же кристаллическую структуру, и вычисления предлагают, чтобы колебания просто не обеспечивали достаточно напряжения для составления таких высоких критических температур.По крайней мере четыре различных группы в Китае, включая три в IoP, синтезировали новые составы и отправили по почте результаты на сервере arXiv.org перед печатью (www.arxiv.org).Первый вопрос на общем уме состоит в том, работают ли новые высокотемпературные сверхпроводники тот же путь старыми.
Андерсон говорит, что они не могут, потому что более старые материалы развиваются из государства с одним электроном за медный ион, тогда как новые материалы развиваются из государства с двумя электронами за железный ион. Но Стивен Кивелсон, теоретик в Стэнфордском университете в Пало-Альто, Калифорния, отмечает, что старые и новые материалы и имеют плоские структуры, начинаются так же плохие проводники и показывают тип магнетизма, известного как антиферромагнетизм. «Это – достаточно общих черт, что это – хорошая рабочая гипотеза, что они – части той же вещи», говорит он.
Все соглашаются, что новые материалы вызовут повышенный интерес и что следующий шаг должен синтезировать более высокие качественные образцы, состоящие из единственного чистого кристалла.