Kembridžo universiteto mokslininkai šiek tiek priartėjo prie aukštatemperatūrių superlaidininkų paslapties įminimo. Aukštatemperatūrių superlaidininkų paieška mokslininkams neduoda ramybės jau kelis dešimtmečius. Medžiagos, kuriomis elektros srovė galėtų tekėti be jokio pasipriešinimo (varžos) kambario temperatūroje, turi milžinišką panaudojimo potencialą.
Kembridžo universiteto mokslininkai šiek tiek priartėjo prie aukštatemperatūrių superlaidininkų paslapties įminimo. Bent jau taip teigiama straipsnyje, išspausdintame liepos 9 d. „Nature“ žurnalo numeryje.
Aukštatemperatūrių superlaidininkų paieška mokslininkams neduoda ramybės jau kelis dešimtmečius. Medžiagos, kuriomis elektros srovė galėtų tekėti be jokio pasipriešinimo (varžos) kambario temperatūroje, turi milžinišką panaudojimo potencialą: kalbame apie supergreitus traukinius ant magnetinių pagalvių, veiksmingą magnetinio rezonanso tyrimą (MRI), be jokių nuostolių veikiančius srovės generatorius, transformatorius, perdavimo linijas, galingus superkompiuterius ir t. t.
Deja, mokslininkams nepavyko išsiaiškinti, kaip vario oksidai tampa superlaidūs esant nepaprastai žemoms temperatūroms (pavyzdžiui, skysto azoto), tad ką jau bekalbėti apie medžiagų, tampančių superlaidžiomis aukštesnėse temperatūrose, sukūrimą.
Tačiau visai nelauktai paaiškėjo, kad medžiagos, galinčios pasižymėti superlaidumu aukštoje temperatūroje, yra keraminiai izoliatoriai, kurie prieš legiravimą (priemaišų įterpimą, kad būtų pagerintos elektrinės savybės) turi magnetinių savybių. Į šiuos magnetinius izoliatorius įterpus krūvininkų (skylių ar elektronų), jie paslaptingai tampa superlaidūs – naujieji krūvininkai suformuoja poras, kurios sudaro be nuostolių tekančią srovę.
Klausimas, iš karto kilęs mokslininkams, skambėjo taip: kaip elektros srovės nepraleidžiantis magnetas staiga sugeba virsti superlaidininku? Kembridžo tyrėjų komanda kaip reikiant pasistūmėjo narpliodama šią mįslę.
Tyrėjams pavyko išsiaiškinti, kur vario oksidų superlaidininkų elektroninėje sandaroje susidaro skylių krūvio nešėjai, vaidinantys reikšmingą vaidmenį superlaidumo mechanizme. Šis atradimas yra labai svarbus toliau tyrinėjant, kas susieja skyles ir leidžia joms judėti be pasipriešinimo.
Pasak pagrindinės straipsnio autorės Sačitros E. Sebastian (Suchitra E. Sebastian), anksčiau atliekant eksperimentinius tyrimus daugiausia sunkumų kildavo aiškinantis, kas sistemoje vyksta mikroskopiniu lygiu, kai prasideda superlaidumas. Superlaidumas sistemą tarsi apgaubia šydu, slepiančiu ją nuo prietaisų. Pagrindinis Kembridžo mokslininkų pasiektas laimėjimas – stiprių magnetinių laukų panaudojimas. Šie laukai priverčia skyles pereiti per superlaidumo šydą – vietas, kuriose superlaidumas išnyksta, tačiau galima tyrinėti elektroninę sandarą.
„Mums pirmąkart aukštatemperatūrių superlaidininkų elektroninėje sandaroje pavyko aptikti vietas, kuriose susidaro tam tikros legiruotųjų skylių kišenės, – pasakoja S. Sebastian. – Mūsų eksperimentai padeda suprasti, kaip iš šių kišenių susiformuoja superlaidumą lemiančios poros.“
Tiksliai nustatę legiruotųjų skylių susikaupimo vietas tyrėjai padarė kelias svarbias išvadas. Pirma, tiesioginis tyrimas, atskleidžiantis skylių kišenės vietą ir dydį, yra būtinas žingsnis norint nustatyti, kaip šios dalelės sudaro superlaidumą lemiančias poras. Antra, atlikti eksperimentai padėjo susieti magnetizmą su superlaidumu: kai superlaidumo šydas šiek tiek praskleidžiamas, eksperimentų rezultatai leidžia manyti, kad egzistuoja magnetizmas, suteikiantis skylių kišenėms pavidalą. Taigi susidaro sąveika tarp magnetizmo ir superlaidumo, o tai mokslininkams užduoda keliolika naujų klausimų.
Mokslininkai toliau tęsia tyrimus ir bando labiau praskleisti aušktatemperatūrių superlaidininkų paslaptį.
