Oamenii de știință au rezolvat un mister al supraconductorilor

Adaugă-ne ca sursă preferată

Urmărește-ne in Discover

Cercetătorii au rezolvat un mister al supraconductorilor. Deși știm deja multe despre supraconductivitate, fenomenul prin care un material conduce curentul electric fără rezistență și fără pierderi de căldură, încă există întrebări importante despre mecanismul său de funcționare.

Una dintre aceste enigme are legătură cu o familie de materiale supraconductoare numite dicalcogenuri ale metalelor de tranziție (TMD). În formele lor ultra-subțiri, două dintre aceste materiale par să aibă un singur interval energetic supraconductor, un indiciu important pentru fizicienii care încearcă să înțeleagă modul în care electronii formează perechi într-un supraconductor. Acum, oamenii de știință au rezolvat un mister al supraconductorilor ascuns la vedere.

Totuși, calculele nu se potriveau perfect cu această explicație bazată pe o singură bandă energetică. Cercetătorii de la Universitatea Ebraică din Ierusalim (Israel) au descoperit acum motivul: materialele par să aibă, de fapt, două benzi supraconductoare care se comportă atât de asemănător încât în măsurători par una singură.

„Este ca și cum ai asculta ceea ce pare vocea unui singur cântăreț, pentru ca apoi să descoperi că este, de fapt, un duet perfect sincronizat”, explică echipa.

Cercetătorii au rezolvat un mister al supraconductorilor. Cum au procedat?

Cercetătorii au început cu un supraconductor bine-cunoscut, diseleniura de niobiu (NbSe2), și au folosit o tehnică extrem de sensibilă, numită spectroscopie prin efect de tunel, pentru a analiza cu precizie comportamentul electronilor.

Compararea rezultatelor experimentale cu modelele matematice a arătat că modelul cu două benzi se potrivește mult mai bine cu datele. Motivul pentru care materialul pare mai simplu decât este în realitate îl reprezintă împrăștierea foarte intensă a electronilor între cele două benzi.

În timpul existenței perechilor Cooper, esențiale pentru supraconductivitate, purtătorii de sarcină trec în mod repetat de la o bandă la alta. Acest proces „amestecă” cele două intervale energetice și face ca acestea să apară în măsurători drept unul singur. Măsurătorile efectuate ulterior în câmp magnetic au oferit noi dovezi în favoarea acestei interpretări, scrie ScienceAlert.

Ce se așteaptă cercetătorii să descopere în viitor?

Cercetătorii au observat același comportament și în cazul unui alt TMD ultra-subțire, disulfura de tantal (TaS2), ceea ce sugerează că fenomenul ar putea fi întâlnit și în alte materiale din această familie.

Descoperirea este importantă pentru înțelegerea supraconductorilor, care ar putea avea un rol major în rețelele electrice, electronică și tehnologiile cuantice ale viitorului. În prezent, utilizarea lor la scară largă este limitată de necesitatea unor condiții foarte controlate și de alte dificultăți tehnice.

O mai bună înțelegere a modului în care electronii se comportă în supraconductori de diferite tipuri și grosimi i-ar putea ajuta pe cercetători să controleze mai precis aceste materiale și să dezvolte tehnologii bazate pe ele.

Următorul pas ar putea fi studierea unor forme mai groase de NbSe2. Cercetătorii suspectează că aici ar putea participa chiar trei benzi la supraconductivitate, însă datele disponibile încă nu permit stabilirea mecanismului exact.

Rezultatele cercetării au fost publicate în revista Physical Review Letters.

Vă recomandăm să citiți și:

Astronomii ar fi descoperit sursa unor ecouri bizare detectate în Univers

Sute de aminoacizi care nu au fost văzuți niciodată pe Pământ, descoperiți într-un singur meteorit

Astronauții viitorului și-ar putea „spăla” hainele folosind plasmă

Cercetătorii au descoperit cea mai rapidă stea din Calea Lactee