(последние 10 )
2021-10-13
2021-10-13
2021-10-13
2021-10-13
2021-04-05
2021-04-05
2021-04-05
2021-04-05
2021-04-05
2021-04-05 |
|
|
новость в темах: • МИКРОМИР • Физика частиц • ТЕОРИЯ и ПРАКТИКА • Новые знания • Российские
2021-10-13 (№ 65)
Ученые объяснили явление «псевдощелевой фазы»
Локализация происходящего и источник в СМИ:
Россия (Москва)
Сверхпроводимость открыли в 1911 году. Только в 1957 году, спустя практически 40 лет, появилась микроскопическая теория сверхпроводимости БКШ, названная в честь Бардина, Купера и Шриффера. Суть теории заключается в том, что состояние или фаза сверхпроводимости может существовать только при Тс – критической температуре около абсолютного нуля ( –273°C).
В 1986 году была обнаружена высокотемпературная сверхпроводимость. В 2020 году были найдены соединения, критическая температура которых составляет 288К (более 15 °С).
Высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП) отличаются своей сложнейшей электронной структурой и интересной особенностью – состоянию сверхпроводимости у них предшествует состояние, называемое «псевдощелевой фазой».
При возникновении сверхпроводимости электроны образуют пары. Они собираются вблизи определенного уровня – уровня Ферми, который отделен специальной щелью. Щелью ученые называют энергетический интервал от уровней, заполненных одиночными электронами, лежащими под поверхностью Ферми.
В обычных сверхпроводниках она образуется одновременно со сверхпроводимостью. Как оказалось, эта щель у высокотемпературных сверхпроводников образуется еще до перехода в сверхпроводящее состояние. Это явление получило название «псевдощель», и ее существование представляет собой загадочное и непонятное явление.
Российский физик Виктор Лахно (из Института прикладной математики им. М.В. Келдыша РАН) предположил, что в основе теории «псевдощелевой фазы» лежит трансляционно-инвариантный биполяронный механизм. Удивительные особенности новых сверхпроводников ученый объясняет возникновением квазичастиц, называемых биполяронами.
«Биполяроны в сверхпроводниках обладают крайне необычными свойствами, они ведут себя как волны, а не как частицы, которые можно локализовать в конкретных точках пространства. Это делокализованные квазичастицы, которые могут двигаться по всему кристаллу и сохранять стабильность даже при высоких температурах. Поэтому они называются трансляционно-инвариантными или ТИ-биполяронами», – рассказал Лахно.
Сверхпроводимость сопровождается различными физическими явлениями – например, изотопическим эффектом. Он происходит при замене атомов на изотопы. Изотопы – это более тяжелые атомы с большим количеством нейтронов.
Температура сверхпроводимости Тс является более высокой для легких атомов. Высокотемпературные же сверхпроводники показали в эксперименте крайне маленький изотопический эффект.
Новая теория помогает объяснить это необычное явление. При добавлении изотопов температура образования псевдощелевой фазы Т* может как увеличиваться, так и уменьшаться, причем ее можно регулировать внешним магнитным полем. Если теория окажется верна на практике, это станет значительным аргументом в пользу ТИ-биполяронной теории сверхпроводимости.
Исследование опубликовано в журнале Materials.