Το αντικείμενο της έρευνας ανήκει στην κατηγορία των υπεραγωγών που γίνονται υπεραγώγιμοι όταν
Ωστόσο, αυτές οι λεγόμενες υψηλές θερμοκρασίεςοι υπεραγωγοί δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητοί. "Οι μικροσκοπικές διεγέρσεις και η δυναμική τους είναι απαραίτητες για την κατανόηση της υπεραγωγιμότητας, αλλά μετά από 30 χρόνια έρευνας, πολλές ερωτήσεις παραμένουν ανοιχτές", λέει ο Riccardo Comin, επίκουρος καθηγητής φυσικής στο MIT.
Το 2015, οι επιστήμονες ανακάλυψαν ένα νέο είδοςυπεραγωγός υψηλής θερμοκρασίας: ένα φύλλο σεληνιδίου σιδήρου πάχους μόνο ενός ατομικού στρώματος, ικανό υπεραγωγού σε θερμοκρασία -208,15 βαθμούς Κελσίου. Αντίθετα, μαζικά δείγματα του ίδιου υλικού υπεραγωγών σε πολύ χαμηλότερη θερμοκρασία (-265,15 βαθμοί Κελσίου). Η ανακάλυψη πυροδότησε μια αναταραχή ερευνών.
Σε ένα συνηθισμένο μέταλλο, τα ηλεκτρόνια συμπεριφέρονται με τον ίδιο τρόποσαν άτομα που χορεύουν σε ένα δωμάτιο. Σε ένα υπεραγώγιμο μέταλλο, τα ηλεκτρόνια κινούνται σε ζεύγη, όπως τα ζεύγη σε έναν χορό. Και όλα αυτά τα ζεύγη κινούνται μαζί, σαν να ήταν μέρος της κβαντικής χορογραφίας, η οποία τελικά οδήγησε στη δημιουργία ενός είδους ηλεκτρονικού υπερρευστού.
Οι επιστήμονες το γνώριζαν εδώ και πολύ καιρόΣτους υπεραγωγούς, η "κόλλα" που συγκρατεί τα ηλεκτρόνια σχηματίζεται από την κίνηση ατόμων μέσα στο υλικό. «Αν κοιτάξεις ένα συμπαγές καθιστικό σε ένα τραπέζι, φαίνεται ότι δεν κάνει τίποτα», λέει ο Comin. Ωστόσο, πολλά συμβαίνουν στη νανοκλίμακα. Μέσα σε αυτό το υλικό, τα ηλεκτρόνια πετούν προς όλες τις πιθανές κατευθύνσεις, και τα άτομα κουνιούνται. δονείται. Σε συμβατικούς υπεραγωγούς, τα ηλεκτρόνια χρησιμοποιούν την ενέργεια που είναι αποθηκευμένη στην κίνηση ενός ατόμου για να σχηματίσουν ζεύγη.
Η "κόλλα" πίσω από τη σύνδεση των ηλεκτρονίων μευπεραγωγοί υψηλής θερμοκρασίας, άλλοι. Οι επιστήμονες έχουν προτείνει ότι σχετίζεται με μια συγκεκριμένη ιδιότητα των ηλεκτρονίων - περιστροφή. «Η περιστροφή μπορεί να θεωρηθεί ως στοιχειώδης μαγνήτης», λέει ο Jonathan Pelliciari, βοηθός φυσικός στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven. Η ιδέα είναι ότι σε έναν υπεραγωγό υψηλής θερμοκρασίας, τα ηλεκτρόνια μπορούν να πάρουν μέρος της ενέργειας από αυτές τις περιστροφές. Και αυτή η ενέργεια είναι η "κόλλα" που χρησιμοποιούν για να δημιουργήσουν ένα ζευγάρι.
Μέχρι τώρα, οι περισσότεροι φυσικοί το πίστευανείναι αδύνατο να ανιχνευθούν ή να μετρηθούν οι διεγέρσεις περιστροφής σε ένα υλικό που έχει πάχος μόνο ατομικού στρώματος. Όμως οι φυσικοί όχι μόνο ανακάλυψαν τις διεγέρσεις περιστροφής, αλλά, μεταξύ άλλων, έδειξαν επίσης ότι η δυναμική περιστροφής σε ένα δείγμα υπεραθίνης είναι δραστικά διαφορετική από τη δυναμική περιστροφής σε ένα τεράστιο δείγμα. Συγκεκριμένα, η ενέργεια των κυμαινόμενων περιστροφών στο δείγμα υπεραθίνης ήταν πολύ υψηλότερη - τέσσερις ή πέντε φορές - από την ενέργεια των περιστροφών στο δείγμα χύδην. Στη μελέτη χρησιμοποιήθηκε ένα όργανο συντονισμού ανελαστικής σκέδασης ακτίνων Χ (RIXS).
«Αυτή είναι η πρώτη πειραματική ένδειξη διεγέρσεων σπιν σε ένα ατομικά λεπτό υλικό», λέει ο Pelliciari.
Δείτε επίσης:
Νέες μπαταρίες από αλουμίνιο και γραφένιο φορτίζονται 60 φορές πιο γρήγορα
Ένας τεράστιος σκώρος βρέθηκε στην Αυστραλία. Το άνοιγμα των φτερών της είναι 25 εκατοστά
Κοιτάξτε το σχεδιασμό του μελλοντικού iPhone 13 Pro