К чему привела встреча двух спиновых жидкостей в сверхпроводнике на железной основе

Несмотря на 25-летние исследования с момента открытия первых высокотемпературных сверхпроводников исследователи до сих пор не достигли полного понимания того, как этим материалам удается проводить электрический ток без потери энергии.

До сих пор исследования были сосредоточены на поиске дальнего электронного и магнитного порядка в материалах, таких как паттерны спинов электронов, и основывались на предположении, что именно этот порядок лежит в основе сверхпроводимости.

Однако новое исследование, опубликованное в издании Proceedings of the National Academy of Sciences, опровергает эту теорию.

Исследование, проведенное учеными из Брукхэйвенской национальной лаборатории при Министерстве энергетики США, описывает, как теллурид железа, связанный с семейством высокотемпературных сверхпроводников, развивает сверхпроводимость без дальнего электронного или магнитного порядка, будучи легированным небольшим количеством серы.

Фактически, материал демонстрирует жидкоподобное магнитное состояние из двух сосуществующих и конкурирующих беспорядочных магнитных фаз, которые, кажется, предшествуют и могут быть связаны с его сверхпроводимостью.

«Наши результаты опровергают множество популярных парадигм относительно работы сверхпроводников», сообщил ведущий исследователь физик Игорь Зализняк. „Я полагаю, что мы раскрыли важную подсказку о природе магнетизма и его связях со сверхпроводимостью в сверхпроводниках на основе железа“.

Этот прорыв может открыть новую тропу для исследования проявления свойства с большим потенциалом для широкого использования. Обычные сверхпроводники, которые необходимо охладить до чрезвычайно низких температур, чтобы они работали, уже играют ключевую роль во многих современных технологиях, от медицинской магнитно-резонансной томографии до левитирующего поезда на магнитной подушке.

Новые сведения о функции нетрадиционных сверхпроводников, которые не требуется охлаждать, могут привести к появлению множества новых технологий, включая линии энергопередачи с нулевой потерей энергии и другие важные применения энергии.

Действительно, другие материалы, основанные на подобной структуре, могут действовать как сверхпроводники при более теплых температурах, а потому понимание физики этого механизма очень важно.

Магнитная кадриль

Зализняк с коллегами исследовали нетрадиционный сверхпроводимый материал, состоящий из железа и теллура (FeTe), используя нейтронное рассеивание в высокопотоковом изотопном реакторе. Они создали карты магнитного рассеивания материала для нескольких температур, с учетом того, что материал легирован небольшим количеством серы. Карты объединили вместе множество кадров магнитного порядка в материале.

Выяснилось, что порядок является чрезвычайно локальным по природе, и существует лишь мгновение до изменения, что является характеристикой жидкоподобного поведения. На самом деле результаты показали, что фундаментальное изменение в локальном жидкоподобном паттерне корреляций спина электрона является ключевым изменением, которое сопровождает появление сверхпроводимости с уменьшением температуры в материале.

«Измерение показало динамические положения магнитных моментов, подобных паттернам, формируемым танцорами кадрили на танцполе», сказал Зализняк. „Поскольку температура снижается, магнитные атомы изменяют паттерны; в этом случае танцевальные движения инициированы мобильными электронами, и в итоге превращаются в состояние сверхпроводимости“.

Редкий взгляд на жидкое состояние

Помимо понимания потенциального механизма появления высокотемпературной сверхпроводимости работа также обеспечивает ценное понимание природы жидкостей. Несмотря на то, что система относится к наиболее распространенным системам сжатого вещества и состоит по большей части из жидкостей, она все еще плохо изучена на микроскопическом уровне. Динамическая и мимолетная природа локального порядка в жидкостях значительно усложняет их изучение.

То, что жидкости могут быть смесью двух разных жидких видов с разными локальными структурами и удельными весами, является идеей конца 19 века. Даже сегодня возможное существование разных жидких полиморфов в простых молекулярных жидкостях, а также фазовые переходы жидкости в жидкость между ними, продолжают привлекать массу внимания в исследовательском мире. Однако проблема не улажена до сих пор, и главным образом потому, что конкуренция между разными фазами жидкости возникает только при очень низких температурах, часто значительно ниже границы замерзания.

«В некоторых материалах, однако, такая конкуренция возникает весьма естественно в системах электронных магнитных моментов, где развитию магнитного порядка препятствуют конкурирующие взаимодействия», сообщил Зализняк. „В этих случаях материал остается беспорядочным даже при температурах намного более низких, чем энергия магнитных взаимодействий, производя жидкое состояние спина электрона“.

Результаты ученых обеспечили редкий экспериментальный пример жидкостного полиморфизма.

05.08.2015




Высокие технологии



Новый сплав на основе вольфрама противостоит радиации без поврежденийНовый сплав на основе вольфрама противостоит ради...

Больше всего новинка востребована в среде...

Открыты свойства идеального катализатораОткрыты свойства идеального катализатора

Эффективные и недорогие химические процес...

Особое строение атома серы позволило открыть его новые свойстваОсобое строение атома серы позволило открыть его ...

Исследование позволит использовать его эл...

Роботы наступают на ритейлРоботы наступают на ритейл

Ритейлер Walmart объявил о планах оснасти...

Эксперимент NOvA представил убедительные доказательства осцилляций антинейтриноЭксперимент NOvA представил убедительные доказате...

Уже более трех лет в эксперименте NO...

Китай снова всех удивил, подарив миру особую электроникуКитай снова всех удивил, подарив миру особую элек...

Китайские учёные разработали умное покрытие, к...

6 преимуществ интеллектуального освещения6 преимуществ интеллектуального освещения

Умное освещение продолжает завоёвывать популяр...

Компания Sony возрождает собаку-роботаКомпания Sony возрождает собаку-робота

Японский гигант электроники Sony встречает нов...

Ученые создали гибрид робота и стрекозыУченые создали гибрид робота и стрекозы

Ученые уже давно пытаются создать гибрид

Открыта возможность программировать спины дырОткрыта возможность программировать спины дыр

Наномасштабные магнитные перфорированные решет...

Вы слыхали, как звучит квантовая музыка?Вы слыхали, как звучит квантовая музыка?

Квантовая механика устанавливает пределы чувст...

Разработан новый метод для анализа структуры фотонного кристаллаРазработан новый метод для анализа структуры фото...

Новая технология, разработанная учеными из&nbs...

Созданы роботы, способные двигаться на светуСозданы роботы, способные двигаться на свету

Если бы не отсутствие нужных источни...

Исследователи усовершенствовали распознавание газовИсследователи усовершенствовали распознавание газ...

Люди распознают различные запахи благодаря хим...

Ученые получили картины, написанные звукомУченые получили картины, написанные звуком

Инженеры разработали простой энергоэффективный...

Новый алгоритм повышает безопасность дроновНовый алгоритм повышает безопасность дронов

Квадрокоптеры обрели популярность среди любите

Открыта новая форма свеченияОткрыта новая форма свечения

Светящиеся в темноте наклейки, причудливы...

Shell отправит робота для работы на самых опасных месторождениях нефтиShell отправит робота для работы на самых опасных...

Как стало известно, компания Shell отправит пе...

Новое изобретение позволит чистить котельные без простоя оборудованияНовое изобретение позволит чистить котельные без ...

Трудоемкая и проблематичная очистка забит...

Кремниевые транзисторы сдают позицииКремниевые транзисторы сдают позиции

Десятилетиями исследователи пытались использов...

Высушили и обесценили: топливные элементы станут доступнееВысушили и обесценили: топливные элементы станут ...

Исследователи из университета штата Вашин...

Ученых поразили акустические свойства паутиныУченых поразили акустические свойства паутины

Новые открытия в сфере паучьего шелка мог...

Получена синтетическая кожа с памятью для роботов нового поколенияПолучена синтетическая кожа с памятью для роботов...

Роботизированные руки используются людьми уже&...

Открыт новый способ управлять электронными свойствами материалов с помощью кислородаОткрыт новый способ управлять электронными свойст...

У отельеров и материаловедов на само...

Осмий назвали потенциальным вместилищем фермионовОсмий назвали потенциальным вместилищем фермионов

В кристаллической структуре магнита вполне мож...

Открыто новое состояние молекулы водыОткрыто новое состояние молекулы воды

Нейтронное рассеяние и компьютерное модел...

Российские инновационные разработки в нефтегазовой отраслиРоссийские инновационные разработки в нефтегазово...

Несколько лет тому назад компания Уникаль...

Представлен новый метод описания искривленного светаПредставлен новый метод описания искривленного св...

Исследователи из университета Рочестера п...

Подогреет, обогреет и поддаст паркуПодогреет, обогреет и поддаст парку

Котельные установки представляют собой комплек...

Поиск на сайте

Магазин

  
Kingston SSDNow V300 60GB (SV300S37A/60G)3190.00 руб.

Знатоки клуба инноваций



ТОП - Новости мира, инновации

Спасти Тасманского ДьяволаСпасти Тасманского Дьявола
Мастерские инноваций открылись в Казани на три дняМастерские инноваций открылись в Казани на три дня
Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?
Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?
Незнание языков – не помеха для успехаНезнание языков – не помеха для успеха
Инвестиции в инновации: инертность преодоленаИнвестиции в инновации: инертность преодолена
Новости науки в массы следует нести в упрощенном форматеНовости науки в массы следует нести в упрощенном форма
В Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр Cisco. На очереди еще одинВ Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр
«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в строю«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в стро
Британский ученый выяснил, кому реже одобряют кредитБританский ученый выяснил, кому реже одобряют кредит
Исследована галактика с активным формирование звездИсследована галактика с активным формирование звезд
Классическая музыка полезна для новорожденныхКлассическая музыка полезна для новорожденных
Шизофреники непредсказуемы и способны на убийствоШизофреники непредсказуемы и способны на убийство
Щепотка калия позволит лучше сохранять водородЩепотка калия позволит лучше сохранять водород
Солнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на МарсСолнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на

Новости компаний, релизы

Лечение сутулости – как найти эффективное решениеЛечение сутулости – как найти эффективное решение
Основные ошибки при выборе кредитной картыОсновные ошибки при выборе кредитной карты
Ходунки для пожилых людейХодунки для пожилых людей
Аллергическая проба - первый шаг к лечению аллергииАллергическая проба - первый шаг к лечению аллергии
Пользуемся услугами автострахования онлайнПользуемся услугами автострахования онлайн