Forskere undersøger konkurrerende stater i høj temperatur superledere

Højtemperatur superledere kan transportere elektrisk energi uden modstand. Forskere ved Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har udført højopløselig uelastisk røntgenstråling og har fundet ud af, at højt uniaxialt tryk fremkalder en langtrækkende ladningsordre, der konkurrerer med superledning. Deres undersøgelse åbner op for ny indsigt i korrelerede elektroners adfærd. Undersøgelsen er offentliggjort i Videnskab .

Superledere transporterer strøm uden tab, men kun under en bestemt kritisk temperatur. Konventionelle superledere skal afkøles næsten til absolut nul, og selv de såkaldte højtemperatur-superledere kræver temperaturer på omkring -200 grader Celsius for at transportere strøm uden modstand. På trods af dette, superledere er allerede i udbredt brug. At udvikle superledere, der arbejder ved endnu højere temperaturer - muligvis op til stuetemperatur - og derfor bidrager væsentligt til en effektiv energiforsyning, elektroniske tilstande og processer involveret i dannelsen af ​​det superledende kondensat skal forstås på et grundlæggende niveau.

Forskere ledet af professor Matthieu Le Tacon, direktør for Institute of Solid-State Physics (IFP) hos KIT, nu har taget et betydeligt skridt fremad. De har vist, at højt uniaxialt tryk kan bruges til at indstille de konkurrerende stater i en høj temperatur superleder. Ved hjælp af højopløselig uelastisk røntgenspredning, forskerne undersøgte en høj temperatur cuprate superleder, YBa ₂ Cu ₃ O _6,67 . I denne komplekse forbindelse, kobber og oxygenatomer danner todimensionelle strukturer. Ændring af ladningsbærerkoncentrationen i disse fly giver en række elektroniske faser, herunder superledning og ladningsordrer.

I den anklagede stat, elektronerne 'krystalliserer' til stribeformede nanostrukturer. Denne elektroniske tilstand observeres normalt i disse materialer, når supraledning undertrykkes ved hjælp af meget store magnetfelter, gør det svært at undersøge ved hjælp af konventionelle spektroskopiske værktøjer.

Fremkalder denne tilstand i YBa ₂ Cu ₃ O _6,67 ved hjælp af uniaxialt tryk i stedet for magnetfelter tillod forskerne at studere dets forhold til superledning ved hjælp af røntgenstråling. De identificerede stærke anomalier ved gitterexcitation forbundet med dannelsen af ​​ladningsordren. "Vores resultater giver ny indsigt i elektroners adfærd i korrelerede elektronmaterialer og i de mekanismer, der giver højledelsessuperledelse, "siger professor Matthieu Le Tacon fra KIT." De viser også, at etaksialt tryk har potentiale til at kontrollere rækkefølgen af ​​elektronerne i sådanne materialer. "