Sedem navad močno nenavadnih keramik
V današnjem Znanstvenem britoffu uničujemo superprevodnike. Kitajsko-ameriška raziskovalna skupina v reviji Nature poroča o nenavadnem obnašanju tankega filma iz družine spojin kuprátov, ki so mu izjedkali nanometrski vzorec. Opazili so namreč, da upornost takega kosa snovi narašča linearno s temperaturo.
Običajne kovine ponavadi razumemo s teorijo Férmijeve tekočine, v kateri makroskopske lastnosti snovi podedujejo enodelčne lastnosti gradnikov – elektronov. Tako lahko razložimo temperaturno odvisnost upornosti, ki narašča s kvadratom temperature in je značilna za večino kovin. Slavna izjema so tako imenovane čudne kovine, ki – kljub temu da prevajajo električni tok – to počnejo z upornostjo, ki s temperaturo narašča linearno. Teorija v tem primeru torej odpove, z njo pa tudi predpostavke: čudnih kovin torej ne moremo razumeti na podlagi lastnosti njihovih gradnikov. Celota je več kot vsota delov.
Po drugi strani običajne kovine pri zelo nizkih temperaturah pogosto postanejo superprevodniki. To se zgodi, ker se gradniki začnejo privlačiti in se združijo v pare. Standardna teorija superprevodnosti podobno kot teorija Férmijeve tekočine razloži ključne lastnosti snovi s pari elektronov – Cooperjevimi pari. Ta pogled pa ne ustreza za razumevanje nenavadnih superprevodnikov, ki imajo nično upornost že pri relativno visoki temperaturi in ki so glavni lik tega Zbritoffa.
Bolj natančno: gre za baker-oksidno keramiko z ljubkovalnim imenom íbko, enega izmed prvih znanih visokotemperaturnih superprevodnikov. Odkrit je bil v 80-ih in ostaja nerazumljen. Trenutno ni povsem jasno niti, kaj počne, ko ni superprevodnik, saj mu v kovinski fazi upornost čudno oziroma linearno raste s temperaturo. V novi raziskavi so kovinsko fazo poskušali umetno vzpostaviti tudi pod običajno kritično temperaturo z neredom v obliki trikotnega vzorca nanometrskih luknjic v tanki plasti íbka. Dobili so sistem, ki spominja na prazno satovje ali z mostovi povezan arhipelag superprevodnih otočkov.
V prejšnjih raziskavah je tako ustvarjen nered porušil tako superprevodnost kot kovinskost in iz íbka naredil izolator. Natančnost vzorca lukenj pa je raziskovalcem in raziskovalkam v novi študiji omogočila na podlagi meritev upornosti zaznati čudno kovinsko obnašanje v vmesnem območju med superprevodnikom in izolatorjem. Še bolj nenavadno pa je, da so v meritvah upornosti v magnetnem polju opazili oscilacije, ki jih lahko razumemo samo kot posledico superprevodnih Cooperjevih parov. Opažanja tako namigujejo, da čudne kovine niso nujno sestavljene samo iz elektronov.
Raziskovalci in raziskovalke so izdelali še fazni diagram svojega sistema. Bozónska čudna kovina, kot imenujejo novoodkrito obnašanje, je v diagramu pahljačaste oblike. To nakazuje, da bi lahko bila posledica močnih kvantnih fluktuacij zaradi bližine kvantnega faznega prehoda iz izolatorja v superprevodnik. Raziskava tako vabi k novim poskusom za razumevanje prepleta supreprevodnosti in nereda ter čudne kovinskosti.
Dodaj komentar
Komentiraj