Come parte di uno sforzo in corso per scoprire i dettagli su come superconduttori ad alta temperatura trasportare corrente elettrica senza resistenza, gli scienziati della Johns Hopkins University e il Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti di Brookhaven National Laboratory hanno misurato variazioni superconduttività attraverso una vasta gamma di temperature usando terahertz spectroscopy .
La loro tecnica permette loro di vedere le fluttuazioni della durata di miliardesimi semplice di un miliardesimo di secondo, e rivela che queste fluttuazioni fugace scompaiono 10-15 Kelvin (K) al di sopra della temperatura di transizione (T c) in cui superconduttività si regola dentro
Gli scienziati hanno studiato un superconduttore che contiene quantità variabili di lantanio e stronzio strati con ossido di rame. I campioni sono stati realizzati a Brookhaven, utilizzando un unico strato atomico-molecolare sistema epitassia a fascio, che consente per la sintesi digitale di film sottili atomicamente liscia e perfetta.
"I nostri risultati suggeriscono che nei superconduttori cuprati, il passaggio al non-superconduttore è stato guidato da una perdita di coerenza tra le coppie di elettroni", ha detto Brookhaven fisico Ivan Bozovic, un co-autore di un documento che descrive i risultati su Nature Physics on line 13 febbraio 2011.
Gli scienziati sono alla ricerca di una spiegazione della superconduttività ad alta T c in cuprati dato che questi materiali sono stati scoperti circa 25 anni fa. Perché possono operare a temperature molto più caldo di superconduttori convenzionali, che deve essere raffreddato vicine allo zero assoluto (0 K o -273 gradi Celsius), superconduttori ad alta T c hanno il potenziale per le applicazioni del mondo reale. Se gli scienziati possono svelare il carico di corrente meccanismo, possono anche essere in grado di scoprire o di progettazione versioni che operano a temperatura ambiente per applicazioni come le linee elettriche a perdita zero di trasmissione. Per questo motivo, molti ricercatori ritengono che la comprensione di come questa fase di transizione alla superconduttività si verifica in cuprati è una delle più importanti questioni aperte nel campo della fisica di oggi.
Nei superconduttori convenzionali, coppie di elettroni forma alla temperatura di transizione e si condensano in un collettivo, stato coerente per portare corrente senza resistenza. Ad alta T c varietà, che possono operare a temperature fino a 165 K, ci sono alcune indicazioni che potrebbero formare coppie di elettroni a temperature 100-200 K superiore, ma solo condensare a diventare coerente volta raffreddato alla temperatura di transizione.
Per esplorare la transizione di fase, la Johns Hopkins-BNL squadra ha cercato la prova di superconduttori fluttuazioni sopra Tc.
"Queste fluttuazioni sono qualcosa come piccole isole o goccioline di superconduttività, in cui le coppie di elettroni sono coerenti, che compaiono qua e là e vivere per un po 'e poi evaporare a pop up di nuovo altrove", ha detto Bozovic. "Tali oscillazioni si verificano in ogni superconduttore", ha spiegato, "ma in quelli convenzionali solo molto, molto vicino a T c - la transizione è infatti molto forte."
Alcuni scienziati hanno ipotizzato che in cuprati, al contrario, le oscillazioni superconduttori potrebbero esistere in una regione molto ampia, tutta la strada fino alla temperatura alla quale forma le coppie di elettroni. Nel presente studio, gli scienziati affrontare la questione di petto, misurando la conducibilità in funzione della temperatura e della frequenza fino al range dei terahertz.
"Con questa tecnica, si può vedere come le fluttuazioni superconduttori di breve durata come un miliardesimo di un miliardesimo di secondo - la più breve possibile - e oltre il diagramma di fase intero", ha detto Bozovic.
Gli scienziati hanno studiato un superconduttore che contiene quantità variabili di lantanio e stronzio strati con ossido di rame. I campioni sono stati realizzati a Brookhaven, utilizzando un unico strato atomico-molecolare sistema epitassia a fascio, che consente per la sintesi digitale di film sottili atomicamente liscia e perfetta. Terahertz misurazioni spettroscopiche sono state eseguite presso la Johns Hopkins.
Il risultato centrale era un po 'sorprendente: Gli scienziati hanno osservato chiaramente superconduttori fluttuazioni, ma queste fluttuazioni spense in tempi relativamente brevi, entro circa 10-15 K sopra T c, indipendentemente dal lantanio / stronzio rapporto.
Ciò implica che in cuprati alla temperatura di transizione, coppie di elettroni perdono la loro coerenza. Questo è in contrasto con quanto accade nei superconduttori convenzionali, in cui le coppie di elettroni si rompono alla temperatura di transizione.
"Quindi, a differenza di superconduttori convenzionali, la transizione in cuprati non è guidato da elettroni (de) accoppiamento, ma piuttosto dalla perdita di coerenza tra coppie - che è, per le fluttuazioni di fase", ha detto Bozovic. "La speranza è che la comprensione di questo processo in dettaglio ci può portare un ulteriore passo verso la rottura l'enigma della superconduttività ad alta temperatura".
Questa ricerca è stata sostenuta dall'Ufficio DOE della Scienza.
Fonte: http://www.bnl.gov/