زمانی که چندین فرآیندهای در حال رفتن در یک بار ایجاد علت و معلولی روابط دشوار است. این سناریو صادق است برای یک کلاس از ابررساناهای دمای بالا-شناخته شده به عنوان کوپراتها ارايه کرد. کشف نزدیک به 35 سال پیش این مس-اکسیژن ترکیبات می تواند انجام برق بدون مقاومت تحت شرایط خاصی. آنها باید از نظر شیمیایی تغییر (“دوپ”) اضافی اتم که معرفی الکترون یا حفره (الکترون جای خالی) به مس-اکسید لایه و سرد به دمای زیر 100 کلوین (?280 درجه فارنهایت) — به طور قابل توجهی درجه حرارت گرمتر از کسانی که مورد نیاز برای ابررساناهای متعارف. اما دقیقا چگونه الکترون خود را در غلبه بر دافعه متقابل و جفت به جریان آزادانه در این مواد همچنان یکی از بزرگترین مسائل در فیزیک ماده چگال. ابررسانايی دمای بالا (HTS) در میان بسیاری از پدیده اتفاق می افتد با توجه به تعاملات بین الکترون و آن را دشوار است به تعیین که در آن از آن می آید.

به همین دلیل فیزیکدانان در آمریکا وزارت انرژی (DOE) آزمایشگاه ملی بروکهیون تحصیل شناخته شده cuprate حاوی لایه های ساخته شده از بیسموت اکسید استرانسیم اکسید کلسیم و اکسید مس (BSCCO) تصمیم به تمرکز در کمتر پیچیده “overdoped” سمت دوپینگ مواد به طوری که ابررسانایی در نهایت از بین می رود. به عنوان آنها گزارش شده در یک مقاله منتشر شده در Jan. 29 در طبیعت ارتباطاتاین رویکرد آنها را قادر به شناسایی است که صرفا الکترونیکی تعاملات به احتمال زیاد منجر به HTS.

“ابررسانایی در کوپراتها ارايه کرد معمولا اتفاق بیفتد با دوره مقدمات بار الکتریکی و یا چرخش و بسیاری از پدیده های دیگر است که می تواند یا با رقابت و یا کمک ابررسانايی پیچیده تصویر” توضیح نویسنده اول Tonica والا یک فیزیکدان در Electron Spectroscopy گروه از بروکهیون آزمایشگاه فیزیک ماده چگال و علم مواد را بدست آورد. “اما این پدیده تضعیف و یا به طور کامل ناپدید می شوند با overdoping ترک چیزی جز ابررسانايی. در نتیجه این منطقه به مطالعه منشاء ابررسانايی. ما آزمایش کشف یک تعامل بین الکترون ها در BSCCO که ارتباط یک به یک با ابررسانايی. ابررسانایی پدیدار دقیقا در زمانی که این تعامل برای اولین بار به نظر می رسد و قوی تر می شود به عنوان تعامل را تقویت می کند.”

تنها در این اواخر آن را تبدیل به ممکن است به overdope cuprate نمونه فراتر از نقطه ای که ابررسانایی ناپدید. قبلا فله کریستال مواد خواهد بود هادی (گرم) در بالا-فشار گاز اکسیژن به افزایش غلظت اکسیژن (از آلایش مواد). روش جدید — که والا و دیگر بروکهیون دانشمندان برای اولین بار نشان داد حدود یک سال پیش در واحه جدید, در سایت, ابزار برای آماده سازی نمونه و خصوصیات — با استفاده از ازن به جای اکسیژن به پختن شکاف نمونه. شکستن اشاره به شکستن کریستال در خلاء به ایجاد کاملا صاف و تمیز کردن سطوح.

“اکسیداسیون قدرت ازن و یا توانایی خود را برای قبول الکترون ها بسیار قوی تر از آن است که از مولکولی اکسیژن” توضیح coauthor ایلیا Drozdov یک فیزیکدان در بخش اکسید Molecular Beam Epitaxy (OMBE) ، “این به این معنی ما می تواند اکسیژن بیشتری به کریستال برای ایجاد چند سوراخ در مس-اکسید هواپیما که در آن ابررسانايی رخ می دهد. در واحه ما می overdope سطح لایه از مواد تمام راه را به nonsuperconducting منطقه و مطالعه حاصل الکترونیکی excitations.”

واحه ترکیبی از یک OMBE سیستم برای رشد اکسید نازک فیلم با زاویه-حل photoemission طیف سنجی (ARPES) و spectroscopic تصویربرداری-اسکن میکروسکوپ تونل زنی (SI-STM) ابزار برای مطالعه ساختار الکترونی از این فیلم. در اینجا مواد می تواند به رشد مورد مطالعه قرار گرفت و با استفاده از همان متصل ultrahigh سیستم خلاء برای جلوگیری از اکسیداسیون و آلودگی های دی اکسید کربن و آب و مولکول های دیگر در جو است. چون ARPES و SI-STM بسیار سطح حساس تکنیک های بکر سطوح حیاتی برای به دست آوردن اندازه گیری دقیق.

برای این مطالعه coauthor Genda Gu یک فیزیکدان در این بخش پراکندگی نوترون گروه رشد فله BSCCO کریستال. Drozdov هادی شکاف کریستال در ازن در OMBE مجلسی در واحه به افزایش دوپینگ تا ابررسانایی به طور کامل از دست داد. نمونه مشابه شد و سپس هادی در خلاء به منظور به تدریج کاهش دوپینگ و افزایش انتقال حرارت در آن ابررسانايی پدیدار می شود. والا تجزیه و تحلیل ساختار الکترونیکی از BSCCO در سراسر این دوپینگ-متوسط دياگرام فاز از طریق ARPES.

“ARPES به شما می دهد مستقیم ترین تصویر از ساختار الکترونی از هر گونه مواد” گفت: والا. “نور برانگیخته الکترون ها از یک نمونه و اندازه گیری انرژی خود را و زاویه ای که آنها فرار شما می توانید از نو خلق کردن انرژی و اندازه حرکت الکترون ها در حالی که آنها هنوز هم در کریستال.”

در اندازه گیری این انرژی در مقابل تکانه رابطه والا شناسایی خوردگی (ناهنجاری) در ساختار الکترونی است که به شرح زیر دمای گذار ابررسانايی. پیچ خوردگی برجسته تر می شود و شیفت به انرژی بالاتر به این درجه حرارت را افزایش می دهد و ابررسانايی قوی تر می شود اما از بین می رود خارج از حالت ابررسانايی. بر اساس این اطلاعات او می دانست که این تعامل ایجاد جفت الکترون مورد نیاز برای ابررسانايی نمی تواند الکترون-فونون جفت به عنوان استدلال برای ابررساناهای متعارف. تحت این نظریه فونون یا ارتعاشات اتم ها در شبکه بلور, خدمت به عنوان یک نیروی جذاب برای در غیر این صورت دافعه الکترون ها از طریق تبادل اندازه حرکت و انرژی است.

“ما نتیجه به ما اجازه حکومت کردن الکترون-فونون جفت زیرا اتم ها در شبکه می تواند لرزش و الکترون ها می توانید ارتباط برقرار کردن با کسانی که ارتعاشات صرف نظر از اینکه مواد ابررسانا یا نه گفت:” والا. “اگر فونون درگیر شدند ما انتظار می رود برای دیدن خوردگی در هر دو ابررسانا و نرمال دولت و خوردگی را نمی توان تغییر با دوپینگ.”

این تیم معتقد است که چیزی شبیه به الکترون-فونون جفت است که در این مورد اما به جای فونون دیگر تحریک می شود رد و بدل شده بین الکترون. به نظر می رسد که الکترون ها در حال تعامل از طریق چرخش نوسانات که مربوط به الکترون های خود را. چرخش نوسانات تغییرات در اسپین الکترون یا راه است که الکترون نقطه یا بالا یا پایین به عنوان کوچک آهن ربا.

علاوه بر این دانشمندان دریافتند که انرژی xxx کمتر از یک ویژگی انرژی در آن یک قله های تیز (رزونانس) در چرخش نوسان طیف به نظر می رسد. یافته های خود نشان می دهد که شروع چرخش نوسانات (به جای تشدید اوج) است که مسئول برای مشاهده خوردگی و ممکن است “چسب” است که الکترون متصل به جفت مورد نیاز برای HTS.

بعدی این تیم قصد دارد به جمع آوری شواهد اضافی نشان می دهد که چرخش نوسانات مربوط به ابررسانایی با به دست آوردن سی-STM اندازه گیری. آنها همچنین انجام آزمایش های مشابه در یکی دیگر از شناخته شده cuprate, لانتانیم استرانسیم اکسید مس (LSCO).

“برای اولین بار ما شاهد چیزی است که به شدت در ارتباط با ابررسانایی” گفت: والا. “بعد از این همه سال ما در حال حاضر باید یک درک بهتر از آنچه که ممکن است باعث ابررسانايی در نه تنها BSCCO بلکه دیگر کوپراتها ارايه کرد.”

tinyurlis.gdv.gdv.htu.nuclck.ruulvis.netshrtco.detny.im

نرم افزار گرامرلی