Przedmiot badań należy do klasy nadprzewodników, które stają się nadprzewodnikami, gdy
Jednak te tak zwane wysokie temperaturynadprzewodniki wciąż nie są w pełni zrozumiałe. „Ich mikroskopijne wzbudzenia i dynamika są niezbędne do zrozumienia nadprzewodnictwa, ale po 30 latach badań wiele pytań wciąż pozostaje otwartych” – mówi Riccardo Comin, adiunkt fizyki na MIT.
W 2015 roku naukowcy odkryli nowy gatuneknadprzewodnik wysokotemperaturowy: arkusz selenku żelaza o grubości tylko jednej warstwy atomowej, zdolny do nadprzewodnictwa w temperaturze -208,15 stopni Celsjusza. Natomiast masywne próbki nadprzewodnika tego samego materiału w znacznie niższej temperaturze (-265,15 stopni Celsjusza). Odkrycie wywołało lawinę badań.
W zwykłym metalu elektrony zachowują się tak samojak osoby tańczące w pokoju. W nadprzewodzącym metalu elektrony poruszają się parami, jak pary w tańcu. I wszystkie te pary poruszają się zgodnie, jakby były częścią choreografii kwantowej, która ostatecznie doprowadziła do powstania pewnego rodzaju nadcieczy elektronicznej.
Naukowcy od dawna wiedzą, że w zwykłychW nadprzewodnikach „klej”, który łączy elektrony, powstaje w wyniku ruchu atomów wewnątrz materiału. „Jeśli spojrzysz na solidne siedzisko na stole, wygląda na to, że nic nie robi” – mówi Comin. Jednak w nanoskali dużo się dzieje. Wewnątrz tego materiału elektrony lecą we wszystkich możliwych kierunkach, a atomy grzechotają; wibrują. W konwencjonalnych nadprzewodnikach elektrony wykorzystują energię zmagazynowaną w ruchu atomu do tworzenia par.
„Klej” kryjący się za wiązaniem elektronów wnadprzewodniki wysokotemperaturowe, inne. Naukowcy sugerują, że wiąże się to z określoną właściwością elektronów - spinem. „Obrót można postrzegać jako elementarny magnes” – mówi Jonathan Pelliciari, asystent fizyka w Brookhaven National Laboratory. Chodzi o to, że w nadprzewodniku wysokotemperaturowym elektrony mogą pobierać część energii z tych spinów. A ta energia jest „klejem”, którego używają do stworzenia pary.
Do tej pory większość fizyków tak uważałaniemożliwe jest wykrycie lub zmierzenie wzbudzeń spinowych w materiale, który ma tylko warstwę atomową. Ale fizycy nie tylko odkryli wzbudzenia spinowe, ale między innymi wykazali, że dynamika spinu w ultracienkiej próbce drastycznie różni się od dynamiki spinu w masywnej próbce. W szczególności energia wahających się spinów w ultracienkiej próbce była znacznie wyższa – cztery lub pięć razy – niż energia spinów w masywnej próbce. Do badań użyto aparatu do rezonansowego nieelastycznego rozpraszania promieni rentgenowskich (RIXS).
„To pierwszy eksperymentalny dowód wzbudzeń spinowych w materiale o grubości atomowej” – mówi Pelliziari.
Zobacz także:
Nowe baterie wykonane z aluminium i grafenu ładują się 60 razy szybciej
W Australii znaleziono ogromną ćmę. Jej rozpiętość skrzydeł wynosi 25 cm
Spójrz na projekt przyszłego iPhone'a 13 Pro