Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D

Forskare Mät Fluktuationer i Supraledning Använda Terahertz Spektroskopi

Published on February 14, 2011 at 4:58 AM

Som en del i ett pågående arbete med att avslöja detaljer om hur högtemperatursupraledare bära elektrisk ström utan motstånd, har forskare vid Johns Hopkins University och US Department of Energy är Brookhaven National Laboratory mätt fluktuationer i supraledning inom ett brett spektrum av temperaturer med hjälp terahertz spektroskopi .

Deras teknik ger dem möjlighet att se variationer varaktiga bara en miljarddels miljarddels sekund, och avslöjar att dessa flyktiga fluktuationer försvinner 10-15 Kelvin (K) ovan övergången temperatur (T c) där supraledning sätter in

Forskarna studerade en supraledare som innehåller varierande mängder av lantan och strontium lager med kopparoxid. Proverna var fabricerade vid Brookhaven, med en unik atom-lager molekylära system för balk epitaxi som möjliggör för digital syntes av Atomically smidig och perfekt tunna filmer.

"Våra fynd tyder på att cuprate supraledare, är övergången till den icke-supraledande tillstånd drivs av en förlust av samstämmighet bland elektron par", säger Brookhaven fysikern Ivan Bozovic, en medförfattare på ett papper som beskriver resultaten i Nature Physics nätet den 13 februari 2011.

Forskarna har letat efter en förklaring av hög T c supraledning i cuprates eftersom dessa material har hittats på cirka 25 år sedan. Eftersom de kan arbeta vid temperaturer mycket varmare än konventionella supraledare som måste kylas till nära absoluta nollpunkten (0 K eller -273 grader Celsius), hög-T c supraledare har potential för verkliga världen applikationer. Om forskarna kan avslöja strömbärande mekanism, kan de även kunna upptäcka eller design-versioner som fungerar i rumstemperatur för applikationer som noll-förlust kraftledningar. Av denna anledning många forskare tror att förstå hur denna övergång till supraledning uppstår i cuprates är en av de viktigaste öppna frågorna inom fysiken idag.

I konventionella supraledare, elektron par bildar vid övergången temperatur och kondenseras till en kollektiv, enhetlig tillstånd att bedriva nuvarande utan motstånd. I hög T c sorter, som kan arbeta vid temperaturer så höga som 165 K, det finns vissa indikationer på att elektron par kan bilda vid temperaturer 100-200 K högre, men bara kondenseras för att bli sammanhängande när de kyls övergången temperatur.

Att utforska fasövergången försökte Johns Hopkins-BNL laget belägg för supraledande svängningarna över T c.

"Dessa svängningar är något som små öar eller droppar med supraledning, inom vilken elektron par är sammanhängande, som dyker upp här och där och leva ett tag och sedan dunsta att dyka upp igen någon annanstans", Bozovic sagt. "Sådana variationer förekommer i varje supraledare", förklarade han, "men i konventionella endast mycket, mycket nära T c - övergången är faktiskt mycket skarp."

Vissa forskare har spekulerat i att i cuprates tvärtom, kan supraledande variationer förekomma i ett mycket brett område, ända upp till den temperatur vid vilken elektron par formuläret. I den aktuella studien har forskarna ta itu med denna fråga rakt på, genom att mäta konduktiviteten som funktion av temperatur och frekvens upp till terahertz sortiment.

"Med denna teknik kan man se supraledande svängningar så kortvariga som en miljarddels en miljarddel av en sekund - på kortast möjliga - och hela fasdiagram," Bozovic sagt.

Forskarna studerade en supraledare som innehåller varierande mängder av lantan och strontium lager med kopparoxid. Proverna var fabricerade vid Brookhaven, med en unik atom-lager molekylära system för balk epitaxi som möjliggör för digital syntes av Atomically smidig och perfekt tunna filmer. Terahertz spektroskopi mätningar utfördes vid Johns Hopkins.

Det centrala fyndet var något förvånande: Forskarna tydligt observerade supraledande fluktuationer, men dessa variationer tonas ut relativt snabbt, inom ca 10-15 K över T c, oberoende av lantan / strontium förhållande.

Det innebär att i cuprates vid övergången temperatur, elektron par förlorar sin enhetlighet. Detta står i kontrast till vad som händer i konventionella supraledare, där elektron par bryta isär vid övergången temperatur.

"Så, till skillnad från konventionella supraledare, är övergången i cuprates inte drivs genom elektronmikroskopi (DE) parning utan snarare av förlust av samstämmighet mellan par - det vill säga genom fas fluktuationer", Bozovic sagt. "Förhoppningen är att förstå denna process i detalj kan föra oss ett steg närmare knäcka gåtan med hög temperatur supraledning."

Denna forskning stöddes av DOE: s Office of Science.

Källa: http://www.bnl.gov/

Last Update: 3. October 2011 22:36

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit