Naučnici rastežu metal da bi otkrili gde je prekidač za superprovodljivost
Superprovodni materijali su neophodni u najsavremenijoj tehnologiji kao što su MRI mašine i akceleratori čestica, ali ovi materijali su skupi i izbirljivi, što mnoge od predloženih aplikacija, poput magnetne levitacije, čini nemogućim za sada.
Istraživači veruju da su pronašli novi način da dovedu materijale do superprovodnog stanja
To bi se moglo promeniti zahvaljujući timu na MIT-u koji izveštava da je otkrio mehanizam koji uzrokuje da neki materijali postanu superprovodnici.
Superprovodnici su prikladno nazvani – oni super-dobro provode elektrone, jer nemaju električni otpor. Većina superprovodnika radi samo pod vrlo specifičnim uslovima, kao što su ekstremno niske temperature. Superprovodnici na sobnoj temperaturi postoje, ali su retki i obično imaju svoje nedostatke.
Istraživanje, koje je vodio fizičar sa MIT-a Rikardo Komin, nastoji da razume kako materijali prelaze sa električnog otpora na supravodnike. To je skoro kao okretanje prekidača; jednog minuta imate tipičan komad metala, a onda otpor pada na nulu i elektroni mogu slobodno da teku. To nije magija, ali nauka koja stoji iza ove “nematske tranzicije” je lukavo složena. U prošlim eksperimentima na superprovodnicima, fizičari su primetili nematičnost, ili koordinisanu promenu u atomskim stanjima. Snažne interakcije između elektrona uzrokuju da se materijal rasteže na mikroskopskoj skali, što zauzvrat pokreće elektrone da teku u tom pravcu. Naučnici su spekulisali da bi magnetni spin superprovodnih materijala mogao biti mehanizam nematičnosti, ali postoji i gvožđe selenid. Istraživači su se fokusirali na ovaj materijal jer prelazi u superprovodnik na višim temperaturama od drugih gvozdenih superprovodnika, ali nema nikakve koordinirane magnetne osobine.
Eksperiment se sastojao od pričvršćivanja malih traka gvožđeg selenida na komadiće titanijuma. Titanijum je služio kao okvir, omogućavajući naučnicima da mehanički rastežu selenid gvožđa kako bi oponašali istezanje koje se vidi tokom nematske tranzicije. Tim je prelazio delić mikrometra odjednom, skenirajući uzorke gvožđeg selenida visokoenergetskim rendgenskim zracima u potrazi za bilo kakvim nagoveštajem supravodljivog prelaza. Na kraju, uzorci gvožđe selenida su se pokazali. U ovom molekulu postoje dve elektronske orbitale i elektroni se obično pojavljuju u njima nasumično. Međutim, kako se metal rastezao, atomi su počeli da preferiraju jednu orbitu u odnosu na drugu. Promena je bila ogromna i koordinirana u celom uzorku, otkrivajući ovo kao novi mehanizam nematičnosti.
„Ono što smo pokazali je da postoji različita osnovna fizika kada je u pitanju nematičnost spina u odnosu na orbitalnu nematičnost, i da će postojati kontinuum materijala koji ide između njih,“ kaže koautor Connor Occhialini. Ovaj svet bi mogao pomoći naučnicima razviti nove superprovodnike sa korisnijim svojstvima.
Izvor: Extremetech
