Grænser nøglen i atomisk tynde, højtemperatur superledere

Et internationalt FLEET-samarbejde, der udgiver en gennemgang af atomisk tynde 'højtemperatur'-superledere, konstaterer, at hver især har en fælles drivmekanisme:grænseflader.

Holdet, herunder forskere fra University of Wollongong, Monash University og Tsinghua University (Beijing), fandt, at grænseflader mellem materialer var nøglen til superledning i alle undersøgte systemer.

Forbedringen af ​​superledning ved grænseflader (grænseflade-superledningsforbedringseffekt) i atomisk tynde superledere er et unikt værktøj til at opdage nye højtemperatur-superledere, og kunne bruges til endelig at låse op for den undvigende mekanisme bag høj-temperatur superledning.

Undersøgte systemer omfatter:

• elementære metaller dyrket på halvledere
• enkeltlags jernbaserede superledere
• atomisk tynde cuprat (kobberbaserede) superledere

Gennemgangen undersøgte rollen af ​​molekylærstråleepitaxi (MBE), scanning tunneling spektroskopi (STM/STS), scanning transmission elektronmikroskopi (STEM), fysiske egenskaber målesystem (PPMS), i fremstilling og identifikation af atomisk tynde superledere.

Superledere:en baggrund

Atomisk tynde superledere (uanset om jernbaserede eller kobberbaserede) er en type 'højtemperatur' (Type II eller ukonventionel) superledere, idet de har en overgangstemperatur (Tc) meget højere end et par grader Kelvin over det absolutte nulpunkt.

Drivkraften bag sådanne Type II-superledere har været uhåndgribelig siden deres opdagelse i 1980'erne. I modsætning til 'konventionelle' superledere, det er klart, at de ikke kan forstås direkte fra BCS (Bardeen, Cooper, og Schrieffer) elektron-fonon-koblingsteori.

I successive opdagelser er overgangstemperaturen Tc blevet drevet støt højere, og i det sidste årti er der sket betydelige fremskridt i brugen af ​​atomisk tynde superledere, både jern- og kobberbaseret.

Disse nye opdagelser udfordrer nuværende teorier om den superledende mekanisme af ukonventionelle superledere og indikerer lovende nye retninger for realisering af høj-Tc superledere.

"Det ultimative mål med forskningen i superledning er at finde superledere med en superledende overgangstemperatur (Tc) ved eller højere end stuetemperatur, " siger hovedforfatter Dr. Zhi Li (University of Wollongong).

Gennemgangspapiret Atomically thin superconductors blev offentliggjort i tidsskriftet Lille i maj 2020.