Süper iletken şeritlerden Terahertz ışığı

Süper iletken şeritlerden Terahertz ışığı

Yüksek sıcaklıkta süper iletken kupratlar, yüzeyleri ultra kısa optik darbelerle aydınlatıldığında THz radyasyonu yayar. Bu etki sadece süperiletkenliğin şarj şeridi düzeniyle bir arada bulunduğu bileşiklerde meydana gelir. Kredi bilgileri: Jörg Harms, MPSD

Neden bazı malzemeler elektrik akımlarını dirençsiz olarak sadece mutlak sıfıra yakın soğutulduklarında taşırken, diğerleri bunu nispeten yüksek sıcaklıklarda yapıyor? Bu kilit soru, süperiletkenlik fenomenini inceleyen bilim adamlarını rahatsız etmeye devam ediyor. Şimdi, Hamburg’daki Max Planck Maddenin Yapısı ve Dinamiği Enstitüsü’ndeki (MPSD) Andrea Cavalleri’nin grubundan bir araştırmacı ekibi, bazı bakır bazlı bileşiklerdeki elektron “şeritlerinin” malzemenin kristal simetrisinde bir kırılmaya yol açabileceğine dair kanıt sağladı. süperiletken hallerinde bile devam eden . Çalışmaları yayınlandı PNAS.

Bir dizi cuprata odaklanan ekip, süperiletken durumlarının diğer kuantum fazlar ile birlikte varlığını ve rekabetini araştırdı. Bu tür etkileşimlerin, günümüzde yoğun madde fiziğinde çözülmemiş en önemli problemlerden biri olmaya devam eden bir süreç olan yüksek sıcaklık süperiletkenliğinin gelişimi için çok önemli olduğuna inanılmaktadır.

Araştırmacılar, Brookhaven Ulusal Laboratuarlarında yetiştirilen ve karakterize edilen birkaç kuprat kristalini ultra kısa lazer ışık darbelerine maruz bıraktılar. Malzemelerin, THz emisyon spektroskopisi olarak bilinen bir teknik olan belirli bir tür terahertz (THz) ışığı yaymaya nasıl başladığını gözlemlediler.

Genellikle, bu tür emisyonlar yalnızca bir manyetik alan veya polarizasyon akımı varlığında meydana gelir. Bununla birlikte, MPSD ekibi, herhangi bir harici önyargı uygulamadan kupratları araştırdı ve bazılarında “anormal” THz emisyonu keşfetti. Bu bileşikler, elektronların serbestçe hareket etmek yerine kendilerini zincir modellerinde düzenledikleri sözde şarj şeridi düzenine sahipti. Yük şerit düzeni, tıpkı bir manyetik alan veya uygulanan bir akımın yapacağı gibi, malzemenin kristal simetrisini kırıyor gibi görünüyor, bu kırılma simetrisi süper iletken durumda devam ediyor.

Gazetenin baş yazarı Daniele Nicoletti, “Çeşitli bileşikler üzerinde deneyler yaparak,” diyor, “bazı süper iletkenlerde net tutarlı ve neredeyse tek renkli THz emisyonu ve diğerlerinde ise tam tersine, tam bir yanıt eksikliği bulmak bizi çok şaşırttı. THz emisyon özelliklerini makul bir kesinlikle, yüksek sıcaklık süper iletkenliğinin altında yatan mekanizmada bir rol oynadığına inanılan çeşitli kuprat ailelerinde bulunan tuhaf bir düzenli faz olan şarj şeridi düzeninin varlığıyla ilişkilendirebildiler. varlığı geçmişte diğer deneysel teknikler tarafından bulunamayan süperiletkende kırılma.”

Harvard Üniversitesi, ETH Zürih ve MPSD’nin teorik bölümünden fizikçiler ile işbirliği içinde, ekip bu fenomenoloji için ayrıntılı bir açıklama yaptı. Tutarlı THz emisyonunun kristal bakır-oksijen düzlemleri boyunca süper iletken elektron çiftlerinin rezonans tünelleme frekansı olan “Josephson plazma frekansına” çok yakın gerçekleştiği gözleminden yola çıkarak, araştırmacılar “yüzey Josephson plazmonları” olarak tanımladılar. emisyon kaynağı. Bunlar, süperiletken ve dış ortam arasındaki arayüzde gelişen ses dalgalarının analoglarıdır. Prensipte bunlar “sessiz” modlardır, yani doğrudan ışıkla eşleşmezler ve bu nedenle yayılmaları beklenmez. Bununla birlikte, dış dünya ile gerekli bağlantıyı sağlayan ve bu modların aydınlanmasına izin veren, şerit düzeninin getirdiği yük modülasyonunun varlığıdır.

Ekibin çalışması, yüksek sıcaklıkta süper iletkenliğe yol açan süreçlere ilişkin önemli yeni bilgiler sağlıyor. Ayrıca, diğer fazların varlığında süperiletkenlerin simetrisini araştırmak için hassas bir araç olarak tutarlı anormal THz emisyonunu ortaya çıkarır. Araştırmacılar, gelecekte daha geniş bir bileşik sınıfına uygulanması gerektiğini düşünüyor ve bu malzemelerdeki karmaşık etkileşimlerin fiziğini anlamak için yeni olanaklar sunuyor.


Geleneksel olmayan süper iletkenliğe yeni bakış


Daha fazla bilgi:
D. Nicoletti ve diğerleri, Çizgili kupratlarda yüzey Josephson plazmonlarından tutarlı emisyon, Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı (2022). DOI: 10.1073/pnas.2211670119

Max Planck Derneği tarafından sağlanmıştır

Alıntı: Terahertz süper iletken şeritlerden ışık (2022, 22 Eylül), 23 Eylül 2022’de https://phys.org/news/2022-09-terahertz-superconducting-stripes.html adresinden alındı.

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.