В рамках постоянных усилий, чтобы раскрыть подробности того, как высокотемпературные сверхпроводники проводить электрический ток без сопротивления, ученые из Университета Джонса Хопкинса и департамент США Брукхейвенской национальной лаборатории энергетики измерили колебания сверхпроводимости в широком диапазоне температур с помощью терагерцового спектроскопии .
Их техника позволяет им видеть колебания прочного просто миллиардных долей миллиардной доли секунды, и показывает, что эти мимолетные колебания исчезают 10-15 градусах Кельвина (К) выше температуры перехода (Т с), при которых сверхпроводимость наступает
Ученые обследовали сверхпроводник содержащих различные количества лантана и стронция слоистые с окисью меди. Образцы были изготовлены в Брукхейвенской, используя уникальные атомно-молекулярного слоя системы лучевой эпитаксии, который позволяет для цифрового синтеза атомарно гладкой и идеально тонких пленок.
"Наши результаты показывают, что в сверхпроводящих купратов, переход к не-сверхпроводящего состояния обусловлена потерей согласованности между электронными парами", сказал Брукхейвенской физик Иван Божович, соавтор документа с описанием результатов в Nature Physics онлайн 13 февраля 2011 года.
Ученые долго искали объяснения высокотемпературной сверхпроводимости в купратах, так как эти материалы были обнаружены около 25 лет назад. Потому что они могут работать при температурах намного теплее, чем обычных сверхпроводников, которые должны быть охлаждены почти до абсолютного нуля (0 К, или -273 градусов по Цельсию), высокотемпературных сверхпроводников имеют потенциал для реальных приложений. Если ученые смогут разгадать током механизма, они могут даже быть в состоянии обнаружить или вариантов дизайна, которые работают при комнатной температуре в течение приложений, таких как нулевых потерь по линиям электропередачи. По этой причине, многие исследователи полагают, что понимание того, как этот переход к сверхпроводимости происходит в купратах является одним из наиболее важных нерешенных вопросов в физике сегодня.
В обычных сверхпроводников, электронных пар форму при температуре перехода и конденсироваться в коллективе, когерентное состояние проводить ток без сопротивления. В высокотемпературных сорта с, который может работать при температурах до 165 K, Есть некоторые признаки того, что электронные пары могут образовывать при температуре 100-200 К выше, но только конденсироваться, чтобы стать когерентным при охлаждении до температуры перехода.
Чтобы исследовать фазовые переходы, Johns Hopkins-BNL команда стремилась доказательств сверхпроводящие флуктуации выше Тс.
"Эти флуктуации что-то вроде небольших островов или капель сверхпроводимости, в рамках которого электронных пар должна быть последовательной, которые всплывают тут и там и жить некоторое время, а затем испаряются всплывал снова в другом месте," сказал Божович. "Такие колебания происходят в каждом сверхпроводнике", пояснил он, "но и в обычных, только очень, очень близко к Т с - переход на самом деле очень острые."
Некоторые ученые полагают, что в купратах, напротив, сверхпроводящие флуктуации могут существовать в очень широкой области, вплоть до температуры, при которой пар электронов форме. В настоящем исследовании ученые решать этот вопрос в лоб, путем измерения проводимости в зависимости от температуры и частоты до терагерцового диапазона.
"С помощью этой техники можно увидеть, сверхпроводящие флуктуации как недолгим, как одной миллиардной одной миллиардной доли секунды - кратчайшее - и по всей фазовой диаграмме", Божович сказал.
Ученые обследовали сверхпроводник содержащих различные количества лантана и стронция слоистые с окисью меди. Образцы были изготовлены в Брукхейвенской, используя уникальные атомно-молекулярного слоя системы лучевой эпитаксии, который позволяет для цифрового синтеза атомарно гладкой и идеально тонких пленок. Терагерцового спектроскопия Измерения проводились в Университете Джона Хопкинса.
Центральной открытие было несколько удивительно: ученые четко прослеживается сверхпроводящие флуктуации, но эти колебания затухать сравнительно быстро, в течение примерно 10-15 К выше Т с, независимо от лантана / стронция отношение.
Это означает, что в купратах при переходе температуры, электронные пары теряют согласованность. Это в отличие от, что происходит в обычных сверхпроводников, где электронные пары распадаются при температуре перехода.
"Таким образом, в отличие от обычных сверхпроводников, переход в купратах не управляется электронно (де) спаривания, но, скорее, потеря когерентности между парами - то есть, фаза колебаний", Божович сказал. "Надеюсь, что понимание этого процесса во всех подробностях может привести нас на один шаг ближе к растрескиванию загадку высокотемпературной сверхпроводимости".
Это исследование было поддержано офис МЭ наук.
Источник: http://www.bnl.gov/