Τι καθιστά δυνατή την υπεραγωγιμότητα υψηλής θερμοκρασίας; Οι ερευνητές πλησιάζουν σε μια ενοποιημένη θεωρία

Μια ομάδα ερευνητών, με επικεφαλής τους επιστήμονες στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge του Τμήματος Ενέργειας, έχει πλησιάσει σε ένα από τα μεγαλύτερα παζλ στη φυσική της συμπυκνωμένης ύλης. Ήρθαν με ένα ενοποιημένο θεωρητικό πλαίσιο για την περιγραφή της συμπεριφοράς των υπεραγωγών υψηλής θερμοκρασίας.

Χρησιμοποιώντας τον υπερυπολογιστή κορυφής στο Oak Ridge Leadership Computing Facility (OLCF), μια εγκατάσταση χρήστη DOE Office of Science στο ORNL, οι ερευνητές προσομοίωσαν τις επιδράσεις της προσθήκης επιπλέον ηλεκτρονίων σε ένα πλέγμα οξειδίου χαλκού σε εξαιρετικά κρύες θερμοκρασίες.

Μελετώντας τις αλλαγές στις ηλεκτρονικές ιδιότητες του υλικού, η ομάδα διαπίστωσε ότι η προσθήκη ηλεκτρονίων κατέστειλε τον αντισφαιρομαγνητισμό - την τάση των περιστροφών ηλεκτρονίων να ευθυγραμμίζονται σε αντίθετες κατευθύνσεις - και προωθούσαν τον σχηματισμό ζευγών Cooper, τα οποία είναι υπεύθυνα για την υπεραγωγικότητα, επιτρέποντας την ρέοντας την ηλεκτρική ενέργεια χωρίς να χάσει ενέργεια.

"Αυτό είναι το πρώτο θεωρητικό έργο που συνδέει ρητά και αυτοσυντηρούμενα αυτές τις βασικές συμπεριφορές", δήλωσε ο B. Sriram Shastry του Ornl. "Τα ευρήματα από τις προσομοιώσεις μας υποδεικνύουν ότι η ασυνήθιστη υπεραγωγική κατάσταση που βρίσκεται στα οξείδια του χαλκού θα μπορούσε να είναι το αποτέλεσμα ενός ανταγωνισμού μεταξύ του αντιφερρομαγνητισμού και της υπεραγωγιμότητας".

Σύμφωνα με τον Shastry, τα επόμενα βήματα της ομάδας είναι να μελετήσουν πώς αλλάζουν οι ιδιότητες του υλικού με τη θερμοκρασία και να διερευνήσουν τις επιδράσεις της διαταραχής στην υπεραγωγιμότητα. "Αυτή η εργασία μας φέρνει πιο κοντά σε μια πιο θεμελιώδη κατανόηση των υπεραγωγών, που θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε νέα υλικά με ακόμη υψηλότερες θερμοκρασίες μετάβασης", δήλωσε.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο Physical Review B.