Naukowcy krok bliżej konstrukcji niezwykłego materiału
Naukowcy trafili na ślad, który może usprawnić nasze rozumienie fizyki nadprzewodników. Wszystko dzięki niezwykłym możliwościom urządzenia zwanego Stanford Synchrotron Radiation Lightsource (SSRL).
Uczeni dostrzegli pojawienie się magnetyzmu po połączeniu ze sobą dwóch perowskitów - materiałów, z których żaden nie ma właściwości magnetycznych. Perowskity stanowią obiekt zainteresowania fizyków, którzy mają nadzieję stworzyć z nich nadprzewodnik wysokotemperaturowy. Przebadane przez SSRL perowskity to LAO (związek lantanu, glinu i tlenu) oraz STO (mieszanina strontu, tytanu i tlenu). Oba perowskity są izolatorami, ale gdy połączy się je razem, to na styku struktur płynie prąd elektryczny. Po schłodzeniu do temperatury bliskiej zera absolutnego połączone warstwy LAO/STO działają jak nadprzewodnik. Pojawia się również magnetyzm, czyli cecha, której nie udało się wytworzyć w żadnym z badanych materiałów z osobna.
Fizycy chcieli dowiedzieć się skąd biorą się właściwości magnetyczne perowskitów. W tym celu wykorzystali SSRL, który pozwala badać pojedyncze atomy.
- Korzystając z nieograniczonych możliwości SSRL dowiedzieliśmy się, że magnetyzm perowskitów pochodzi z atomów tytanu - powiedział biorący w eksperymencie Jun-Sik Lee.
Właściwości magnetyczne pojawiają się, gdy atomy tytanu znajdują się w stanie podstawowym, czyli mają najniższą możliwą energię. Dzieje się to 10 stopni powyżej zera absolutnego. Zaskakujące jest, że takie same warunki są niezbędne do uzyskania nadprzewodnictwa. Konstrukt LAO/STO może zatem wykazywać jednoczesne właściwości magnetyczne i nadprzewodzące. To zaskakujące, gdyż obecna fizyka uznaje, że pojawienie się nadprzewodnictwa znosi jakiekolwiek istniejące pole magnetyczne.
Wynik ostatnich badań SSRL potwierdzają hipotezy Kathryn Moler z Uniwersytetu Stanforda, która w 2011 r. poinformowała o jednoczesnym istnieniu właściwości magnetycznych i nadprzewodzących w LAO/STO. To z kolei przybliża nas do stworzenia wysokotemperaturowego nadprzewodnika, który w przyszłości może umożliwić tworzenie materiałów o niespotykanych w naturze właściwościach fizycznych.
