В течение многих лет ученые пытались расшифровать электронные детали высокотемпературных сверхпроводников. Эти материалы могут произвести революцию в передаче энергии и электроники из-за их способности проводить электрический ток без потери энергии при охлаждении ниже определенной температуры. Информация о «максимум-НК микроскопические электронные структуры» сверхпроводники могли бы показать, как разные фазы (состояния материи) конкурировать или взаимодействовать с сверхпроводимость — государство, в котором одноименно заряженные электроны каким-то образом преодолеть их отталкивание на пары и течь свободно. Конечная цель-понять, как сделать эти материалы выступают в качестве сверхпроводников без переохлаждения.
Сейчас ученые изучают ВТСП на Национальной лабораторией Министерства энергетики США Брукхейвенской имеет окончательных доказательств существования состояния материи, известного как пара волны плотности-сначала предсказаны теоретиками около 50 лет назад. Их результаты, опубликованные в журнале Nature, показывают, что эта фаза сосуществует со сверхпроводимостью в известный висмута на основе медно-оксидных сверхпроводников.
«Это первое прямое спектроскопическое доказательство того, что пара волны плотности существует в нулевом магнитном поле», — сказал Кадзухиро Фудзиты, физик, который вел исследования в Брукхейвенской лаборатории. «Мы определили, что пара волны плотности играет важную роль в этом материале. Наши результаты показывают, что эти два состояния материи — пара плотность волны и сверхпроводимость — сосуществовать и взаимодействовать».
Результаты команды приходят из измерений одиночных электронов туннельных спектров, используя государство-оф-искусство спектроскопической визуализации сканирующего туннельного микроскопа (Си-СТМ) в лаборатории Брукхейвен оазис.
«Что мы измеряем, сколько электронов в данном месте «туннель» от поверхности образца сверхпроводящего электрода Си-СТМ и наоборот, как мы меняем энергию (напряжение) между образцом и наконечником,» сказал Фудзита. «С этих измерений мы можем наметить кристаллической решетки и электронной плотности состояний, а также число электронов мы имеем в данном месте.»
Когда материал не сверхпроводящие, существуют электроны за непрерывный спектр энергий, распространяющихся каждая на своей уникальной волне. Но когда температура понижается, электроны начинают взаимодействовать — сопряжения как материал переходит в сверхпроводящее состояние. Когда это происходит, ученые наблюдают щель в энергетическом спектре, создается отсутствием электронов в определенном диапазоне энергий.
«Энергия разрыва равна энергии это берет, чтобы разбить пары электронов друг от друга (которое расскажет вам, как крепко связаны они были)», — сказал Фудзита.
Как ученые сканировали по поверхности материала, они обнаружили пространственно модулирующих структур энергетической щели. Эти модуляции в зазоре энергии показали, что прочность связывания электронов варьируется-повысить до максимума, то опускаясь до минимума-с этим узор повторять каждые восемь атомов по поверхности регулярно одевался кристаллической решетки.
Эта работа построена на предыдущие измерения, показывающие, что ток, созданный пар туннелирования электронов в микроскоп и разнообразны, в то же периодическим способом. Эти модуляции в нынешних были первые доказательства, хотя и несколько косвенно, что пара волны плотности присутствовал.
«Модуляции в нынешних парных электронов является признаком того, что есть переливы, как сильно спаренные электроны по поверхности. Но на этот раз, путем измерения энергетического спектра отдельных электронов, мы добились непосредственного измерения модулирующего зазора в спектрах, где происходит спаривание. Модуляций в размер этих пробелов является прямое спектроскопическое доказательство того, что пара волны плотности государство существует», — сказал Фудзита.
Новые результаты также прилагаются доказательства других ключевых подписей пары волны плотности-в том числе дефекты называют «наполовину вихрей», а также их взаимодействие с сверхпроводящей фазы.
Кроме того, энергетическая щель модуляции зеркала другие Брукхейвенской лаборатории исследования, свидетельствующие о существовании модулирующих моделей электронных и магнитных характеристик … иногда называют «полосками» — что же происходит с восьми элементарных ячеек периодичности в некоторых сверхпроводящих купратных сверхпроводниках.
«Вместе эти результаты указывают на то, что пара волны плотности играет существенную роль в этих материалов сверхпроводящие свойства. Понимание этого состояния может помочь нам разобраться в сложной фазовой диаграммы, который отображает, как возникают сверхпроводящие свойства при различных условиях, включая температуры, магнитного поля и носителей заряда плотность», — сказал Фудзита.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!