Dans le cadre d'un effort continu pour découvrir les détails de la façon dont supraconducteurs à haute température transporter le courant électrique sans résistance, les chercheurs de l'Université Johns Hopkins et le département américain de l'Energy Laboratory du Brookhaven National avons mesuré les fluctuations de la supraconductivité à travers une large gamme de températures en utilisant térahertz spectroscopie .
Leur technique leur permet de voir les fluctuations durables milliardièmes simple d'un milliardième de seconde, et révèle que ces fluctuations éphémères disparaissent 10-15 degrés Kelvin (K) au-dessus de la température de transition (T c) au cours de laquelle la supraconductivité ensembles po
Les scientifiques ont étudié un supraconducteur contenant des quantités variables de lanthane et de strontium couches d'oxyde de cuivre. Les échantillons ont été fabriqués à Brookhaven, en utilisant une couche atomique unique système d'épitaxie par jets moléculaires, qui permet pour la synthèse numérique de atomiquement lisse et parfaite des films minces.
"Nos résultats suggèrent que dans les supraconducteurs cuprates, le passage à l'état non supraconducteur est entraînée par une perte de cohérence entre les paires d'électrons», a déclaré le physicien de Brookhaven Ivan Bozovic, co-auteur d'un document décrivant les résultats dans Nature Physics en ligne , Février 13, 2011.
Les scientifiques ont été la recherche d'une explication de la supraconductivité à haute T c dans les cuprates, puisque ces matières ont été découverts il ya 25 ans. Parce qu'ils ne peuvent fonctionner à des températures beaucoup plus chaudes que les supraconducteurs conventionnels, qui doivent être refroidis à près de zéro absolu (0 K ou -273 degrés Celsius), à haute T c supraconducteurs ont le potentiel pour des applications du monde réel. Si les scientifiques peuvent élucider le mécanisme de transport de courant, ils peuvent même être en mesure de découvrir ou de conception des versions qui fonctionnent à température ambiante pour des applications comme nulle la perte des lignes de transmission de puissance. Pour cette raison, beaucoup de chercheurs croient que comprendre comment ce passage à la supraconductivité se produit dans les cuprates est l'une des questions les plus importantes ouverte en physique aujourd'hui.
Dans les supraconducteurs conventionnels, les paires d'électrons forment à la température de transition et de condenser en un collectif, état cohérent pour transporter le courant sans résistance. Dans les variétés à haute T c, qui peut fonctionner à des températures aussi élevées que 165 K, il ya quelques indications que les paires d'électrons pourraient se former à des températures de 100 à 200 K supérieure, mais seulement se condensent à devenir cohérents lorsqu'ils sont refroidis à la température de transition.
Pour explorer la transition de phase, le Johns Hopkins-BNL équipe a cherché des preuves pour les supraconducteurs fluctuations au-dessus de T c.
"Ces fluctuations sont quelque chose comme de petites îles ou des gouttelettes de la supraconductivité, dans lequel les paires d'électrons sont cohérentes, qui surgissent ici et là et de vivre pendant un moment puis s'évaporent pour faire apparaître à nouveau ailleurs», a déclaré Bozovic. "De telles fluctuations se produisent dans tous les supraconducteurs", at-il expliqué, "mais dans les conventionnels que très, très près de T c - la transition est en effet très forte."
Certains scientifiques ont spéculé que dans les cuprates, au contraire, les fluctuations supraconductrices pourraient exister dans une région très vaste, tout le chemin jusqu'à la température à laquelle la forme les paires d'électrons. Dans la présente étude, les scientifiques aborder cette question de front, en mesurant la conductivité en fonction de la température et de fréquence jusqu'à la gamme terahertz.
"Avec cette technique, on peut voir les fluctuations supraconductrices de courte durée, car un milliardième de milliardième de seconde - la plus courte possible - et sur le diagramme de phase entière", a déclaré Bozovic.
Les scientifiques ont étudié un supraconducteur contenant des quantités variables de lanthane et de strontium couches d'oxyde de cuivre. Les échantillons ont été fabriqués à Brookhaven, en utilisant une couche atomique unique système d'épitaxie par jets moléculaires, qui permet pour la synthèse numérique de atomiquement lisse et parfaite des films minces. Mesures de spectroscopie térahertz ont été effectuées à l'Université Johns Hopkins.
La principale conclusion est quelque peu surprenant: Les scientifiques clairement observés supraconducteurs fluctuations, mais ces fluctuations disparu de façon relativement rapidement, dans environ 10-15 K au-dessus de T c, indépendamment du rapport de lanthane / strontium.
Cela implique que dans les cuprates à la température de transition, les paires d'électrons perdent leur cohérence. Ceci est en contraste avec ce qui se passe dans les supraconducteurs conventionnels, où les paires d'électrons se brisent à la température de transition.
»Ainsi, contrairement à dans les supraconducteurs conventionnels, la transition dans les cuprates n'est pas motivé par électrons (de) appariement, mais plutôt par une perte de cohérence entre les paires - qui est, par les fluctuations de phase", a déclaré Bozovic. "L'espoir est que la compréhension de ce processus en détail peut faire un pas de plus vers la fissuration de l'énigme de la supraconductivité à haute température."
Cette recherche a été soutenue par l'Office of Science du DOE.
Source: http://www.bnl.gov/