Forskningsemnet tilhører klassen af superledere, der bliver superledende, når
Disse såkaldte høje temperaturersuperledere forstås stadig ikke fuldt ud. "Deres mikroskopiske excitationer og dynamik er nødvendige for at forstå superledningsevne, men efter 30 års forskning forbliver mange spørgsmål stadig åbne," siger Riccardo Comin, adjunkt i fysik ved MIT.
I 2015 opdagede forskere en ny arthøjtemperatur superleder: et ark jern-selenid, der kun er et atomlag tykt, der er i stand til at lede superledende ved -208,15 grader Celsius. I modsætning hertil er massive prøver af det samme materiale superledende ved en meget lavere temperatur (-265,15 grader Celsius). Opdagelsen udløste en strøm af efterforskninger.
I et almindeligt metal opfører elektroner sig på samme mådesom enkeltpersoner, der danser i et rum. I et superledende metal bevæger elektroner sig parvis som par i en dans. Og alle disse par bevæger sig i fællesskab, som om de var en del af kvantekoreografi, hvilket i sidste ende førte til oprettelsen af en slags elektronisk superfluid.
Forskere har længe vidst, at det er almindeligtI superledere dannes "limen", der holder elektroner sammen, ved atomer bevæges inden i materialet. "Hvis du ser på et solidt siddende på et bord, ser det ud til at det ikke gør noget," siger Comin. Imidlertid sker der meget på nanoskalaen. Inde i dette materiale flyver elektroner i alle mulige retninger, og atomer rasler; de vibrerer. I konventionelle superledere bruger elektroner den energi, der er lagret i et atoms bevægelse, til at danne par.
"Limen" bag binding af elektroner tilhøjtemperatur superledere, andet. Forskere har antydet, at det er forbundet med en bestemt egenskab ved elektroner - spin. ”Rotation kan ses som en elementær magnet,” siger Jonathan Pelliciari, en assisterende fysiker ved Brookhaven National Laboratory. Ideen er, at i en højtemperatur superleder kan elektroner tage noget af energien fra disse spins. Og denne energi er "limen", som de bruger til at skabe et par.
Indtil nu troede de fleste fysikere detdet er umuligt at detektere eller måle spin excitationer i et materiale, der kun er et tykt atomlag. Men fysikere opdagede ikke kun spin-excitationer, men viste blandt andet også, at spin-dynamikken i en ultratynd prøve er drastisk forskellig fra spin-dynamikken i en massiv prøve. Især var de svingende spins energi i den ultratynde prøve meget højere - fire eller fem gange - end spinsenes energi i bulkprøven. Et resonansinelastisk røntgenspredningsinstrument (RIXS) blev brugt til undersøgelsen.
”Dette er det første eksperimentelle bevis for spin-excitationer i et atomisk tyndt materiale,” siger Pelliciari.
Se også:
Nye batterier lavet af aluminium og grafen oplades 60 gange hurtigere
En stor møl blev fundet i Australien. Hendes vingefang er 25 cm
Se på designet af den fremtidige iPhone 13 Pro