Ученые полагают, что исследование фазы псевдозоны позволит найти методы для преодоления барьеров на пути к созданию сверхпроводимости при комнатной температуре с помощью слоев оксида меди и значительно повысить КПД систем распределения энергии.
Результаты исследований ученых, опубликованные 15-го июля в журнале Nature, позволяют лучше понять фазу псевдозоны, которая, предположительно, является основным препятствием для достижения сверхпроводимости при комнатной температуре. Эта фаза, характеризующаяся отсутствием сверхпроводящего состояния вещества, наблюдается при температуре выше фазы сверхпроводимости, когда плотность дырок из легированных областей уменьшается. Считается, что она в значительной мере является препятствием, нарушающим сверхпроводящее состояние медьсодержащих сверхпроводников при повышении температуры до комнатной.
Все высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) имеют слоистую кристаллическую структуру. Медьсодержащие сверхпроводники состоят из слоев оксида меди, которые чередуются со слоями оксидов других элементов. Чем больше плоскостей CuO2 входит в элементарную ячейку вещества, тем выше критическая температура ВТСП.
 |
| Высокотемпературные сверхпроводники имеют слоистую кристаллическую структуру |
Однако до конца не ясен механизм взаимосвязи между слоями оксида меди и температурой ВТСП. В докладе ученых Intra-unit-cell electronic nematicity of the high-Tc copper-oxide pseudogap states сообщается об открытии фундаментальной разницы между поведением электронов двух атомов кислорода каждой элементарной ячейки CuO2. Возможно, это специфическое свойство и определяет фазу псевдозоны, при которой сверхпроводимость исчезает.
По мнению Симуса Дэвиса (Séamus Davis), руководителя исследования и директора центра Center for Emergent Superconductivity при Брукхейвенской национальной лаборатории (США), «многие исследователи рассматривают исчезновение сверхпроводимости в фазе псевдозоны как показатель того, что она является «убийцей сверхпроводимости» в пленках оксида меди. Обнаруженное различие в поведении электронов двух атомов кислорода элементарной ячейки CuO2 может стать значительным шагом на пути понимания того, что собой представляет состояние псевдозоны и как она влияет на сверхпроводимость».
Следует заметить, что в свое время открытие механизма нарушения симметричности в поведении жидких кристаллов привело к необходимости управлять ими и, в конечном счете, к созданию жидкокристаллических дисплеев. Группа исследователей, в которую вошли Дэвис и другие физики, воспользовалась методом туннельной сканирующей микроскопии для измерения относительной легкости перехода электронов с поверхности каждой узла оксида меди на кончик зонда микроскопа. Обнаружилось, что способность электронов «туннелировать» на зонд, зависит от положения атома кислорода относительно атома меди, что рассматривается как несимметричность их поведения. Туннелирующая способность электронов атома, расположенного к северу относительно атома меди, отличалась от этой способности электронов атома, находящегося к востоку от атома меди.
Ученые продолжат эти исследования, чтобы установить наличие асимметрии в других медьсодержащих полупроводниках. Они также попытаются определить, как асимметрия влияет на способность электронов перемещаться по системе; как эта закономерность влияет на состояние сверхпроводимости и каким образом ее можно преодолеть при температурах, достаточных для того, чтобы технологии сверхпроводимости получили практическое применение.
Источник: edn.com