Сътрудничеството разкрива взаимодействието между реда на заряда и свръхпроводимостта на наномащаб

Високотемпературната свръхпроводимост е нещо като свещен граал за изследователи, изучаващи квантови материали. Свръхпроводниците, които провеждат електричество, без да разсейват енергията, обещават да революционизират нашите енергийни и телекомуникационни енергийни системи. Въпреки това, свръхпроводниците обикновено работят при изключително ниски температури, изискващи сложни фризери или скъпи охлаждащи течности. Поради тази причина учените неуморно работят върху разбирането на фундаменталните механизми в основата на високотемпературната свръхпроводимост с крайната цел да проектират и проектират нови квантови материали, свръхпроводими близо до стайна температура.

Фабио Боскини, професор в Националния институт за научни изследвания (INRS), и учени от Северна Америка изследваха динамиката на свръхпроводящия итриев бариев меден оксид (YBCO), който предлага свръхпроводимост при температури, по-високи от нормалните, чрез резонансно разсейване на рентгенови лъчи с времева разделителна способност при Linac Coherent Light Source (LCLS) лазер със свободни електрони, SLAC (САЩ). Изследването е публикувано на 19 май в наука. В това ново проучване изследователите са успели да проследят как вълни на плътност на заряда в YBCO реагират на внезапно “угасване” на свръхпроводимостта, предизвикано от интензивен лазерен импулс.

„Научаваме, че вълните с плътност на заряда – самоорганизирани електрони, които се държат като вълни във вода – и свръхпроводимостта си взаимодействат на наномащаба в ултрабързи времеви скали. Има много дълбока връзка между появата на свръхпроводимост и вълните на плътността на заряда”, казва Фабио Боскини, съизследовател по този проект и филиал изследовател в Института за квантова материя Stewart Blusson (Blusson QMI).

„До преди няколко години изследователите подценяваха значението на динамиката в тези материали“, каза Джакомо Кослович, водещ изследовател и щатен учен в Националната лаборатория за ускоряване на SLAC в Калифорния. „Докато това сътрудничество не се обедини, ние наистина нямахме инструментите за оценка на динамиката на вълната на плътността на заряда в тези материали. Възможността да разгледаме еволюцията на реда на зареждане е възможна само благодарение на екипи като нашия, споделящи ресурси, и от използване на лазер със свободни електрони, за да предложи нов поглед върху динамичните свойства на материята.”

Благодарение на по-добрата картина на динамичните взаимодействия, залегнали в основата на високотемпературните свръхпроводници, изследователите са оптимисти, че могат да работят с физици теоретични да се разработи рамка за по-нюансирано разбиране на това как високотемпературна свръхпроводимост се появява.

Сътрудничеството е ключово

Настоящата работа е резултат от сътрудничество на изследователи от няколко водещи изследователски центъра и лъчеви линии. „Започнахме да провеждаме първите си експерименти в края на 2015 г. с първата характеристика на материала в Canadian Light Source, казва Боскини. С течение на времето проектът включваше много изследователи на Blusson QMI, като MengXing Na, когото наставлявах и представих за тази работа. Тя беше неразделна част от анализа на данните.”

„Тази работа е смислена по редица причини, но също така наистина показва важността на формиране на дълготрайни, смислени сътрудничество и взаимоотношения“, каза На. „Някои проекти отнемат много време и това е заслуга за лидерството и постоянството на Джакомо, което имаме тук.“

Проектът свърза най-малко три поколения учени, следвайки някои, докато напредват през техните следдокторски кариери и до преподавателски позиции. Изследователите са развълнувани да разширят тази работа, като използват светлината като оптично копче, за да контролират състоянието на свръхпроводимост.

Предоставено от Националния институт за научни изследвания