15.8.2012 0 Comments

Nová trieda nekonvenčných supravodičov

Anglickí vedci z Rutherford Appleton Laboratory objavili novú triedu veľmi exotických supravodičov.

Supravodivosť je jedným z najfascinujúcejších fenoménov známych ľudstvu. Keď je supravodič ochladený na teplotu pod jeho takzvanú kritickú teplotu, prúd elektrónov zodpovedných za vodivosť cez tento materiál sa radikálne reorganizuje. Elektróny z takzvaných Cooperových párov a samotné tieto Cooperove páry skondenzujú do jediného kolektívneho kvantového stavu, čo znamená, že sa správajú ako jediná štruktúra. Toto umožňuje prejavenie sa efektov kvantovej mechaniky v škále viditeľnej okom. Normálne sú tieto efekty obmedzené na svet submikroskopických častíc.

Veľa nedávneho výskumu supravodivosti sa zameriavalo na vnútornú štruktúru týchto Cooperových párov. Kým v konvenčných supravodičoch (a takisto v niektorých vysokoteplotných supravodičoch) elektróny v Cooperovom páre majú svoje vnútorné spiny smerujúce do protichodných smerov, takže výsledný spin Cooperovho páru je nulový, v exotickejších trojitých supravodičoch sú elektrónové spiny usporiadané. Vďaka tomu má aj samotný Cooperov pár vnútorný spin. Toto je prípad aj zlúčeniny stroncia a ruténia Sr2RuO4, ktorá je vzorovým príkladom trojitého supravodiča. Spiny Cooperových párov v Sr2RuO4 sú náhodne orientované tak, aby nebol žiaden výsledný spin kondenzátu Cooperových párov v tomto materiáli. V ešte exotickejších, takzvaných členených trojitých supravodičoch spiny Cooperových párov mieria do istého smeru. Toto je spôsobené tým, že elektróny, ktorých spiny do tohto smeru smerujú, majú vyššiu pravdepodobnosť sformovania páru než iné elektróny.

Až donedávna boli všetky členené trojité supravodiče feromagnetické. To znamená, že boli prirodzene zmagnetizované, a preto aj pred spustením supravodivosti spiny ich elektrónov, ktoré fungujú ako malé magnety, boli už nasmerované do istého smeru. Toto sa zmenilo v roku 2009, keď traja z autorov tejto štúdie zverejnili meranie a teoretickú analýzu, ktorá naznačuje, že LaNiC2 je členený trojitý supravodič. Toto bolo prekvapujúce, pretože LaNiC2 nie je feromagnetický. To znamená, že musí byť iný, doteraz neznámy mechanizmus, vďaka ktorému elektróny, ktoré sformovali Cooperove páry, tak spravili so spinmi nasmerovanými do istého smeru. Ako si vybrali tento smer? Bola za to zodpovedná nezvyčajná kryštalická štruktúra tohto materiálu, ktorá na rozdiel od väčšiny kryštalických mriežok pri otočení nie je symetrická?

Teraz poskytol tím autorov tejto štúdie dôkazy ďalšieho materiálu, ktorý má túto exotickú vlastnosť. Týmto materiálom je LaNiGa2. Tak, ako v predchádzajúcom prípade, merania boli vykonané s použitím techniky muónovej rotácie spinu v ISIS Facility patriacemu ku Rutherford Appleton Laboratory. V tejto technike je silný urýchľovač častíc použitý na bombardovanie platničky grafitu protónovým lúčom, čím sa vytvoria muóny, subatomárne častice, ktoré sú implantované do študovaného materiálu. Po niekoľkých mikrosekundách sa muóny rozpadnú, čím vyžiaria pozitrón, ktorý sa dá zachytiť prístrojmi. Smer vyžiarenia pozitrónu obsahuje informácie o rozložení magnetizácie vo vnútri daného materiálu na úrovni atómov.

Na rozdiel od LaNiC2, kryštalická štruktúra tohto nového supravodiča je symetrická pri otočení, avšak chemická podobnosť týchto dvoch látok naznačuje, že sú to dvaja reprezentanti jednej novej triedy supravodičov, ktoré majú členené trojité páry aj napriek tomu, že nie sú feromagnetické. Vo svojej najnovšej publikácii tím predstavuje potenciálne vysvetlenie, ktoré vychádza z fundamentálnych princípov symetrie v prírode. Toto vysvetlenie hovorí, že prirodzená tendencia týchto látok zmagnetizovať sa pod vplyvom externého magnetického poľa, známa ako paramagnetizmus, môže viesť k vzniku magnetizácie ako odpovedi na magnetický moment samotných Cooperových párov. Inými slovami, namiesto spoliehania sa na už existujúcu magnetizáciu, magnetický moment Cooperových párov si sám vytvorí magnetizmus potrebný na to, aby ich zmagnetizovanie bolo energeticky priaznivé. Toto by bolo supravodivou analógiou spôsobu vzniku magnetizmu vo feromagnetických kovoch. Potvrdenie tohto scenáru môže znamenať objavenie novej formy magnetizmu vytvorenej supravodivosťou.
Objav novej triedy nekonvenčných supravodičov je zriedkavou udalosťou. Teraz je úlohou porozumieť na mikroskopickej úrovni ako táto exotická štruktúra párovania funguje. Takisto sa očakávajú preteky v objavovaní nových látok tejto triedy a v získavaní ďalších dôkazov pomocou iných techník.

Zdroj: eQuark

Nechajte si posielať prehľad najdôležitejších správ emailom

Mohlo by Vás zaujímať

Biznis

Tvorca Androidu chce uviesť na trh high-end smartfón, ktorý bude vážnou konkurenciou pre Apple aj Samsung

19.01.2017 00:35

Tvorca operačného systému Android Andy Rubin chce spolu s asi 40-členným tímom bývalých zamestnancov Googlu a Applu založiť spoločnosť Essential. Tá bude pracovať na viacerých spotrebiteľských hardvér ...

Biznis

Schengen pre dáta. EK chce odstrániť bariéry voľného cezhraničného pohybu dát v EÚ

16.01.2017 00:07

Európska komisia navrhla politické a právne riešenia na uvoľnenie potenciálu dátového hospodárstva EÚ. Ide pri tom o súčasť stratégie digitálneho jednotného trhu, ktorú predstavila v máji 2015. Inform ...

Biznis

10 trendov v oblasti podnikových sietí v roku 2017

14.01.2017 00:20

Stojíme na pokraji zásadných technologických zmien. Uplynulý rok vydláždil cestu a pripravil podmienky pre budúcnosť, ktorá rýchlo získava jasné obrysy. V roku 2017 môžeme očakávať týchto desať zmien, ...

Žiadne komentáre

Vyhľadávanie

ShowIT

Najnovšie videá