کشف ساز-و-کاری جدید برای ابررسانایی در ابررساناهای بر پایه‌ی آهن



امواج ایستای الکترونیکی در Fe(Se, Te) که توسط میکروسکوپ روبشی تونلی تصویربرداری شده است. امواج ایستای الکترونیکی به صورت نوارهای متناوب عمودی و افقی تصویربرداری شدند که منطبق بر زمینه‌ای ناهمگون هستند (ستون چپ). امواج ایستا با استفاده از روش‌های ریاضی به نام تبدیل فوریه، به اجزای خود تجزیه می‌شوند (ستون راست). نقاط روشن در طرح‌های فوریه، نمایانگر پاشِش‌هایی با ویژگی‌های خاص هستند که وابستگی شدید به میدان مغناطیسی را نشان می‌دهند.



میدان مغناطیسی موجب القای تغییر در شدت امواج ایستای الکترونیکی شده است که شاهدی بر ساختار موج s± است. زمانی که میدان مغناطیسی اعمال می‌شود دو نوع نقطه ظاهر می‌شود: نقاطی که در اثر میدان تقویت شده‌اند (نقاط آبی) و نقاطی که میدان موجب تضعیف آن‌ها شده است (نقاط قرمز). این رفتار گواهی بر ساختار موج s± در جفت‌های کوپر است که ساز-و-کار جفت‌شدن مبتنی بر مغناطیس را ارائه می‌دهد.

گروهی پژوهشی در ریکن، شناخته‌شده‌ترین سازمان پژوهشی ژاپن، سازوکار اساسی تشکیل جفت الکترون‌ها در ابررساناهای دمابالای بر پایه‌ی آهن را به صورت تجربی مشخص کردند. این یافته‌ که در شماره‌ی 23 ماه آوریل مجله‌ی Science منتشر شد، نقش کلیدی مغناطیس در ابررسانایی را برجسته می‌کند.


به گزارش خبرگزاری الکترونیوز و به نقل از فیزورگ، در نظریه‌ی کلاسیک، ابررسانایی زمانی رخ می‌دهد که دو الکترون در اثر نوسانات شبکه‌ای به یک‌دیگر می‌پیوندند و تشکیل یک جفت به نام جفت کوپر می‌دهند. این ساز-و-کار جفت شدن، در ابررساناهای دمابالا برقرار نیست. دمای تبدیل در ابررساناهای دمابالا به بالاتر از حد نظری که حدود 40 درجه‌ی کلوین است، می‌رسد که این به عنوان معمایی در فیزیک ماده‌ی چگال مطرح است.


ابررساناهای بر پایه‌ی آهن که توسط این گروه پژوهشی مورد بررسی قرار گرفتند، و اولین بار در سال 2008 توسط پژوهشگران ژاپنی کشف شدند، بیشترین شانس را برای حل این مشکل دارند. این ابررساناها که دارای دمای تبدیل 55 درجه‌ی کلوین هستند، از ساز-و-کار جفت شدن الکترون تبعیت می‌کنند. این ساز-و-کار با ابررساناهای اولیه که در میان نوسانات شبکه‌ای قرار گرفته‌اند و بر پایه‌ی دو نوع الکترون با ممان‌های مختلف هستند، متفاوت است.


برای تحلیل این ساز-و-کار پیچیده‌ی جفت شدن، پژوهشگران از میکروسکوپ روبشیِ تونلی در جفت شدن الکترون‌های Fe(Se, Te) استفاده کردند که یک ابررسانای بر پایه‌ی آهن است وساده‌ترین ساختار بلوری را دارد. این پژوهشگران با تصویربرداری از موج‌های ایستای الکترونیکی تولیدشده توسط تداخل پاشا (scattering interference) تحت میدان مغناطیسی قوی 10 تسلا دریافتند که جفت‌های کوپر، مشخصه‌ی ساختار «موج s±» را به خود می‌گیرند که این ساختار منحصر به مواد دارای دو نوع الکترون است.


کشف ساختار موج s± با تکیه بر ساز-و-کار جفت شدن الکترونی که بر خلاف سایر اشکال ابررسانایی بر پایه‌ی نوسانات شبکه‌ای نیست و متکی به مغناطیس است، موجب کشف راه‌های جدید شده است. این یافته با اعمال محدودیتی قوی در مدل‌های نظری، نمایانگر پیشرفتی بزرگ به سوی حل معمای ابررسانایی دمابالا ست.

About this Entry

This page contains a single entry by مجید تاران published on October 31, 2010 9:30 AM.

باتری‌هایی با ابعادی کوچک‌تر از دانه‌ی نمک was the previous entry in this blog.

استفاده از نانوفن‌آوری‌ها برای کاهش مصرف توان ابرفن‌آوری‌ها is the next entry in this blog.

Find recent content on the main index or look in the archives to find all content.