Fyzici poprvé pozorovali vznik párů z děr v nekonvenčních supravodičech

Vědci z Max Planck Institute for Quantum Optics potvrdili hypotézu o vlivu magnetických sil na

nedostatek odolnosti při vysokých teplotáchsupravodiče. Jako první pozorovali vznik dvojic nosičů náboje (otvorů), které jsou v takových materiálech zodpovědné za přenos elektrického proudu.

Pro svůj experiment použili fyzicikvantový simulátor: kvantový počítač, který obnovuje fyzické systémy. Za tímto účelem umístili ultrachladné atomy do vakua pomocí laserového záření takovým způsobem, že napodobují elektrony ve zjednodušeném modelu.

Spiny atomů byly uspořádány s proměnnousměr. Díky tomu vznikla antiferomagnetická struktura, která je charakteristická pro mnoho vysokoteplotních supravodičů. Vědci stabilizovali materiál pomocí magnetické interakce a „optimalizovali“ model snížením počtu atomů v systému. V atomové struktuře tak vznikaly díry (volná místa).

Fyzici použili kvantový plynový mikroskop,sledovat chování děr v systému. Jedná se o zařízení, které umožňuje vizualizovat kvantové efekty a nejmenší změny v atomech. Studie potvrdila, že díry, které se přiblížily k sobě, vytvořily páry na základě magnetické interakce.

Mechanismus komunikačního propojení v magneticky uspořádanémSystém. Červené a modré koule jsou rotace opačné orientace, stínované pruhy spojující koule ukazují magnetický řád. Bílé koule jsou díry. Když se otvor pohne, jak je znázorněno na (i) a (ii), naruší magnetické uspořádání. Pokud je však druhý otvor připojen k prvnímu, jako v (iii), magnetické uspořádání je zachováno navzdory pohybu nosičů náboje. Obrázek: Max Planck Institute of Quantum Optics

Vysokoteplotní supravodivost - nulaelektrický odpor v jednotlivých materiálech při poměrně vysoké teplotě – byl objeven před více než 40 lety. Až dosud však fyzici plně nerozumí kvantovým fyzikálním mechanismům tohoto procesu.

Pro přenos náboje v supravodičích,vznik dvojic nosičů náboje - elektronů nebo děr. V tradičních supravodičech pracujících při nízkých teplotách jsou za tento proces zodpovědné vibrace atomové mřížky zvané fonony, vysvětlují fyzici, ale u vysokoteplotních supravodičů takový mechanismus nemůže fungovat. Nová studie potvrzuje jednu z možných hypotéz.

Fyzici plánují model zpřesnit, aby mohli sledovat nejen vznik párů nosičů náboje, ale také jejich pohyb krystalovou mřížkou.

Přečtěte si více:

Obrovská sluneční skvrna se obrací k Zemi. Je vidět pouhým okem

Podívejte se, jak letí letadlo bez čepele. Jeho rychlost přesahuje 900 km/h

"Prskavky" v koroně předcházejí sluneční erupce

Na obálce: umělecká ilustrace děr spojených magnetickými vlastnostmi systému. Obrázek: C.Hohmann, Mnichovské centrum pro kvantovou vědu a technologii