Οι ερευνητές ανακαλύπτουν πώς η πίεση στα όρια των κόκκων καταστέλλει την υπεραγωγικότητα υψηλής θερμοκρασίας
Η υπεραγωγιμότητα, η ικανότητα ορισμένων υλικών να διεξάγουν ηλεκτρική ενέργεια με μηδενική αντίσταση, είναι ένα συναρπαστικό φαινόμενο που έχει υπόσχεση για διάφορες εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της ενεργειακής μετάδοσης ισχύος και της εξαιρετικά γρήγορης πληροφορικής. Ωστόσο, η επίτευξη υπεραγωγιμότητας υψηλής θερμοκρασίας, η οποία συμβαίνει σε θερμοκρασίες σημαντικά υψηλότερες από το απόλυτο μηδέν, παρέμεινε μια τεράστια πρόκληση.
Σε αυτή τη μελέτη, η ερευνητική ομάδα διερεύνησε μια συγκεκριμένη κατηγορία υλικών που ονομάζονται υπεραγωγοί με βάση το σιδήρου. Αυτά τα υλικά έχουν δείξει υπόσχεση για την επίτευξη υπεραγωγιμότητας υψηλής θερμοκρασίας, αλλά το δυναμικό τους έχει περιοριστεί από ένα φαινόμενο γνωστό ως "καταστολή υπεραγωγιμότητας που προκαλείται από στέλεχος".
Μελετώντας σχολαστικά την ατομική δομή των υπεραγωγών με βάση το σιδήρου χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό προηγμένων τεχνικών ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, οι ερευνητές έκαναν μια αξιοσημείωτη παρατήρηση. Ανακάλυψαν ότι η παρουσία τάσης στα όρια των κόκκων, όπου συναντιούνται διαφορετικοί κρυσταλλικοί προσανατολισμοί, διαταράσσουν τις λεπτές ηλεκτρονικές αλληλεπιδράσεις που απαιτούνται για την υπεραγωγιμότητα. Αυτή η διαταραχή συμβαίνει λόγω του σχηματισμού ελαττωμάτων και ατελειών στα όρια των κόκκων, τα οποία δρουν ως εμπόδια στη ροή των ηλεκτρονίων.
"Τα ευρήματά μας παρέχουν μια θεμελιώδη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο το στέλεχος μπορεί να καταστείλει την υπεραγωγικότητα υψηλής θερμοκρασίας σε αυτά τα υλικά", εξηγεί ο Δρ Yoshimi Imai, ο κύριος συγγραφέας της μελέτης. "Αυτή η γνώση είναι κρίσιμη για το σχεδιασμό και τη βελτιστοποίηση των νέων υπεραγωγών με βάση το σιδήρου που παρουσιάζουν βελτιωμένες υπεραγωγικές ιδιότητες".
Η ερευνητική ομάδα είναι αισιόδοξη ότι η ανακάλυψή τους θα εμπνεύσει περαιτέρω έρευνες σχετικά με τη σχέση μεταξύ στελεχών και υπεραγωγιμότητας σε άλλα υλικά συστήματα. Με τον χειρισμό του στελέχους σε ατομικό επίπεδο, οι επιστήμονες μπορούν ενδεχομένως να ξεκλειδώσουν νέους δρόμους για την επίτευξη υψηλότερων υπεραγωγικών θερμοκρασιών μετάβασης, φέρνοντας το όνειρο της πρακτικής υπεραγωγικότητας υψηλής θερμοκρασίας πιο κοντά στην πραγματικότητα.
