Предложено новое теоретическое обоснование сверхпроводимости

      Комментарии к записи Предложено новое теоретическое обоснование сверхпроводимости отключены

Предложено новое теоретическое обоснование сверхпроводимости

Материалы, именуемые сверхпроводниками, имеют нулевое значение удельного электрического сопротивления при температурах ниже критического значения (Tc). Вот уже два десятка лет ученые стремятся обрисовать природу этого явления и выяснить факторы, благодаря которым возможно создавать сверхпроводники с самые высокими значениями Tc.

Существует главное положение о происхождении сверхпроводящих состояний, которое основано на теории образования электронных (куперовских) пар. В «простых» сверхпроводниках с Tc не превышающей 30 K (-243° C) образование таких пар приписывается сотрудничеству электронов в кристаллической решетки материала. Но по прошествии 20 лет упорных, но не увенчавшихся важными удачами стараний ученых расширить температуру перехода в сверхпроводящее состояние купратных материалов, имеющих самые высокие – до 150 K (-123 °C) значения Tc, появилась необходимость создания более современной и полной теории, и поиска новых факторов, обуславливающих сверхпроводимость.

Пара месяцев назад была открыта еще одна группа сверхпроводников – железосодержащих соединений, каковые являются пниктиды (соединения редкоземельных элементов с элементами V группы периодической совокупности Менделеева, в которую входят азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут). Tc таких материалов была довольно высокой: до 55 K (-218° C). С целью определения, происходит ли в этих железосодержащих материалах переход в сверхпроводящее состояние по известному механизму образования электронных пар, ученые японского исследовательского центра RIKEN создали теоретическую модель для обнаружения описания возникновения процессов и причин сверхпроводимости, происходящих наряду с этим в сверхпроводнике: (Unconventional Pairing Originating from the Disconnected Fermi Surfaces of Superconducting LaFeAsO1–xFx).

К изучению приступили с рассмотрения особенностей первого участника нового сверхпроводящего семейства материалов – LaFeAsO1–xFx. Перед тем, как начать моделирование образования электронных пар, нужно было создать электронную модель, обрисовывающую состояния низких энергий в материале.

На рисунке изображена шарико-стержневая (ball and stick) модель структуры LaFeAsO. Разными цветами тут обозначены разные атомы: зеленый La, красный O, темно-красный As). Структура переменного состава LaFeAsO1–xFx получается при частичном замещении атомов кислорода атомами фтора

Один из участников данной работы Риотаро Арита (Ryotaro Arita) растолковывает: «Электронная структура фазы LaFeAsO1–xFx есть значительно более сложной, чем структура известных сверхпроводящих купратных соединений [например, YBa2Cu3O7-х]. В купратах, как принято вычислять, задействована лишь одна из пяти внешних орбиталей меди, а в сверхпроводящих структурах LaFeAsO1–xFx, как продемонстрировали отечественные изучения, в действенной модели задействованы все пять внешних орбиталей железа».

Вторая часть работы была посвящена поиску самые предпочтительных состояний симметрии для моделируемых электронных пар. Был отыскан эффект так именуемого «расширенного» попреречного (s-wave) спаривания электронов – включения во сотрудничество соседних электронов, и возможно, преобладающий в данных структурах.

Обрисованные результаты взяты посредством способа приближения случайных фаз (random phase approximation, RPA) – неспециализированного, и одновременно с этим довольно несложного подхода к описанию множественных сотрудничеств. «Непременно, мы не совсем удовлетворены возможностями RPA, и без сомнений постараемся перейти на новый уровень расчетов, – комментирует Арита. – В это же время, созданная нами модель в полной мере допустима для свойств и изучения механизмов сверхпроводящих состояний железосодержащих пниктидов. Я пологаю, что полученная посредством отечественной модели и опубликованная информация есть крайне важной в области изучения сверхпроводимости».

Мария Костюкова

Размещено в NanoWeek,

  • Прошлая статья: Издательство Wiley выпустило третье издание монографии Базы Нанотехнологии («Basics of Nanotechnology»)
  • Следующая статья: Свет может проходить через наноотверстия

Жизнь замечательных идей. Сопротивление 0


Интересные записи на сайте:

Подобранные по важим запросам, статьи по теме: