Редкая ‘сверхпроводимость Лазаря наблюдается в перспективных, вновь материал

Исследователи из Университета Мэриленда, Национального института стандартов и технологий (NIST), Национальной лаборатории магнитного поля (NHMFL) и Оксфордского университета наблюдали редкое явление называется реентерабельной сверхпроводимости в материале ditelluride урана. Открытие способствует чехол для ditelluride урана в качестве перспективного материала для использования в квантовых компьютерах.

По кличке «Лазарь сверхпроводимости» в честь библейского героя, который воскрес из мертвых, явление возникает, когда сверхпроводящее состояние возникает, срывается, потом снова появляется в материале, в связи с изменением определенного параметра, в данном случае, при применении очень сильного магнитного поля. Исследователи опубликовали свои результаты на 7 октября 2019 года, в журнале Nature физики.

После того, как уволенному по физики за явное отсутствие интересных физических свойств, ditelluride урана имея собственный момент Лазарь. Данное исследование является вторым в как много месяцев (как опубликованные членами одной исследовательской группы), чтобы продемонстрировать необычные и удивительные государства сверхпроводимости в материале.

«Это очень недавно обнаружен сверхпроводник с множеством других нестандартным поведением, так что это уже странно», — сказал Николас батч, адъюнкт-профессор физики в университете и физик в НИСТ центра нейтронных исследований. «[Сверхпроводимости Лазаря] почти наверняка как-то связано с новизной материала. Там что-то другое происходит».

Предыдущее исследование, опубликованное 16 августа 2019 году в журнале Science, описаны редкие и экзотические основного состояния, известного как спин-триплетной сверхпроводимости в ditelluride урана. Открытие ознаменовал первую подсказку, что ditelluride урана стоит второй взгляд, благодаря своим необычным физическим свойствам и высоким потенциалом для использования в квантовых компьютерах.

«Это действительно замечательный материал и он очень занят», — сказал Johnpierre Paglione, профессор физики в университете, директора УМД Центра нанофизики и перспективных материалов (НМСК; скоро будет переименован в квантовой материалов центра) и соавтор бумаги. «Уран ditelluride вполне может стать «учебника» спин-триплетный сверхпроводник, что люди ищут на протяжении десятков лет и он, вероятно, имеет больше сюрпризов. Она может стать следующей стронция ruthenate-еще один предлагаемый спин-триплетных сверхпроводников, которая была изучена в течение более чем 25 лет».

Сверхпроводимость-это состояние, в котором электроны проходят через материал с идеальной эффективностью. Напротив, медь-который уступает только серебро в плане его способность проводить электроны — теряет примерно 20% электроэнергии на большие расстояния ЛЭП, как электроны вокруг удар внутри материала во время перемещения.

Сверхпроводимость Лазаря-это особенно странно, потому что сильные магнитные поля обычно разрушают сверхпроводящее состояние в подавляющем большинстве материалов. В ditelluride урана, однако, сильное магнитное поле в сочетании с конкретными экспериментальными условиями, причиненного сверхпроводимости Лазаря возникать не один раз, а дважды.

Буча, Paglione и их команды, Открытие это редкая форма сверхпроводимости в ditelluride урана по чистой случайности; ведущий автор исследования, Исследования НМСК связать Шэн РАН синтезировали Кристалл случайно, пытаясь произвести еще один урановой смеси. Команда решила все равно попробовать некоторые эксперименты, хотя предыдущие исследования на смесь не принесли ничего необычного.

Любопытство команды вскоре был вознагражден многократно. В более ранней научной работы, исследователи сообщили, что сверхпроводимость ditelluride Уран замешан необычной конфигурации электронов называется спин тройни, в котором пары электронов выравниваются в одном направлении. В подавляющем большинстве сверхпроводников, ориентации спинов — называется — парных точек электронов в противоположных направлениях. Эти пары (несколько парадоксально) называется фуфайки. Магнитные поля могут легко нарушить фуфайки, убив сверхпроводимости.

Спина сверхпроводников триплет, однако, может выдерживать гораздо более высокие магнитные поля. Первые результаты команды привели их к NHMFL, где уникальное сочетание очень высокого поля магнитов, приборов, способных и житель экспертизы позволили исследователям толчок урана ditelluride еще дальше.

В лаборатории, команда протестировала ditelluride урана в одни из самых высоких магнитных полей. Подвергая материал воздействию магнитных полей до 65 Тесла — более чем в 30 раз сильнее обычного магнита МРТ-команда попыталась найти верхний предел, при котором магнитные поля, сверхпроводимость дробленого материала. БУЧ и его команда экспериментировала с ориентировать ditelluride Кристалл урана на несколько разных углов по отношению к направлению магнитного поля.

Примерно в 16 Тесла, сверхпроводящее состояние материала резко изменилась. В то время как он умер в большинстве экспериментов, он сохранялся и тогда, когда кристалл был выровнен по очень определенным углом по отношению к магнитному полю. Это необычное поведение продолжалось примерно до 35 Тесла, при котором все точки сверхпроводимость исчезает, и электроны смещены их согласование, ввод новой магнитной фазы.

Как исследователи увеличили магнитного поля, продолжая экспериментировать с углами, они обнаружили, что другой ориентации кристалла дали еще одну сверхпроводящую фазу, которая сохраняется не менее 65 Тесла, максимальная напряженность поля команды прошли испытания. Это был рекорд-перебора производительности для сверхпроводника и впервые два поля наведенной сверхпроводящей фазы были найдены в одном комплексе.

Вместо того, чтобы убить сверхпроводимости в ditelluride урана, появились сильные магнитные поля, чтобы стабилизировать его. Пока еще не ясно точно, что происходит на атомном уровне, сказал Буч указывает на явление принципиально отличается от всего, что ученые видели до сих пор.

«Я собираюсь выйти на конечности и сказать, что это, вероятно, другой — квантово-механически разные-от других сверхпроводников, о которых нам известно», — сказал Бутч. «Это достаточно разные, я думаю, что это займет некоторое время, чтобы выяснить, что происходит».

На вершине своего конференц-игнорирует физику, ditelluride урана, по всем признакам, топологический сверхпроводник, как и другие спин-триплетных сверхпроводников, — добавил Бутч. Его топологические свойства предполагают, что это могло быть особенно точной и надежной составляющей в квантовых компьютерах будущего.

«Открытие этого ‘сверхпроводимость Лазаря на рекордно высоких полей, вероятно, будет среди самых важных открытий выйти из лаборатории в свою 25-летнюю историю», — сказал директор NHMFL Грег Boebinger. «Я не удивлюсь, если разгадка тайн ditelluride урана приводит даже к проявлениям чужой сверхпроводимости в будущем».

Этот выпуск был адаптированный текст предоставлен Национальной лаборатории высокого магнитного поля.

В дополнение к Буч, Paglione и побежал, УМД-дочерние соавторов исследования включают физике постдок Юн Сук Эо; физика аспирантов я-Лин Лю, Даниэль Кэмпбелл и Кристофер Экберг; студентов преподаватель физики Павел Невес, физического факультета помощник Уэсли Фурман; НМСК (СМК) старший научный сотрудник Hyunsoo Ким и НМСК (СМК) младший научный сотрудник Шанта Саха.

сделать разницу: спонсорские возможности