Wetenschappers hebben een nieuw type supergeleiders ontdekt

Een wetenschappelijke groep uit Amerika bestudeerde het kristalrooster van strontium ruthenaat (het meest veelbelovende materiaal voor computers) en het bleek dat golven zich op een buitengewoon ongebruikelijke manier door het materiaal voortplanten, wat duidt op een volledig nieuw type supergeleiders.

Het gaat over deze unieke ontdekking die ik je vandaag wil vertellen.

Bestaande soorten supergeleiders

Zoals je weet, bewegen elektronen in supergeleiders in de zogenaamde Cooper-paren. Het is deze symbiose die het materiaal unieke eigenschappen verleent, waaronder de volledige afwezigheid van elektrische weerstand.

Dus supergeleidende materialen werden verdeeld (de verdeling hangt af van het soort golven dat erdoorheen gaat) in twee soorten:

• s-wave. In dergelijke supergeleiders (kwik, tin, lood) in een Cooper-paar hebben elektronen tegengesteld gerichte spins en zijn elektronen statisch ten opzichte van het gemeenschappelijke massamiddelpunt. Met andere woorden, het orbitale impulsmoment van de paren is nul.
instagram viewer
• d - golf. Dit zijn supergeleiders op hoge temperatuur (HTSC), in dergelijke materialen hebben gepaarde elektronen tegengestelde spins, maar ze roteren ook rond het resulterende massamiddelpunt. Bovendien is voor dergelijke geleiders het omloopmoment van de Cooper-paren gelijk aan twee.

Maar het bleek dat er nog steeds minstens één type supergeleider is.

Ontdekking van een nieuw type supergeleider

In 1994 werd een unieke verbinding ontdekt: strontium ruthenaat Sr2RuO4. Het materiaal was ongebruikelijk omdat de interne structuur eruitzag als die van klassieke HTSC's, maar de golfcomponent was fundamenteel anders.

Destijds werd dit materiaal toegeschreven aan het zogenaamde transitionele type supergeleiders, gerelateerd aan het p-golftype. Vanwege het feit dat in dit materiaal in een Cooper-paar de elektronenspins één richting hebben en het elektronenpaar een impulsmoment gelijk aan één.

Deze unieke ontdekking zorgde mogelijk voor een doorbraak in de creatie van kwantumcomputers. Omdat het de vorming van Majorana-fermionen mogelijk maakte (ongebruikelijke deeltjes, die tegelijkertijd hun eigen antideeltjes vertegenwoordigen).

Dat is de reden waarom het materiaal jarenlang actief is bestudeerd, omdat wetenschappers op zoek waren naar bevestiging van de hypothese van de p-golf-supergeleiding van het materiaal.

De praktische ontdekking bleek interessanter dan de theoretische

In een andere poging om bevestiging van de theorie te vinden, voerde een groep Amerikaanse wetenschappers van Cornell University (VS) een ander experiment uit om strontiumruthenaat te bestuderen.

Dus het kristal van het materiaal werd bestudeerd met behulp van resonante ultrasone spectroscopie met de hoogste resolutie.

Hiervoor werd het materiaal afgekoeld tot een extreme temperatuur van 1,4 Kelvin. En toen gingen geluidsgolven door het kristal. En op dat moment werden de elastische constanten gemeten.

Dus de verkregen resultaten verbaasden de wetenschappers gewoon. Het blijkt dat strontium ruthenaat een compleet nieuw type supergeleider is. Het bleek dat de elektronen in het Cooper-paar zo'n complexe verbinding hebben dat het niet past bij de beschrijving met s- of d-golven.

Het enige dat we precies hebben weten te achterhalen is dat het impulsmoment gelijk is aan vier, wat betekent dat de nieuwe supergeleider tot de g-golf behoort. Geen van de wetenschappers ging er zelfs van uit dat dergelijke supergeleiders in principe zouden kunnen bestaan.

De resultaten van het experiment zijn verbluffend en de wetenschappers zijn van plan andere veelbelovende materialen te testen die eerder op dezelfde manier in de p-type groep waren ingedeeld. We wachten op de resultaten van nieuwe experimenten.

En de wetenschappers deelden de resultaten van dit experiment op de pagina's van het tijdschrift Nature Physics.

En als je het materiaal leuk vond, steek dan je duimen omhoog, abonneer je en schrijf een opmerking. Dank u voor uw aandacht!