Kvantiniai chaoso sūkuriai, kurie spontaniškai atsiranda atomiškai plonuose izoliacinių medžiagų sluoksniuose, suglumino fiziką, todėl reikia peržiūrėti modelius, kurie galėtų išspręsti kai kurias neatidėliotinas problemas, siekiant suprasti superlaidumą.

Eksperimentiniai fizikai iš Prinstono universiteto (JAV) ir Japonijos nacionalinio medžiagų mokslo instituto ištyrė spontanišką kvantinių svyravimų atsiradimą perėjimo taške iš elektronų kamščių į superlaidų greitkelį, kertantį 2D kraštovaizdį.

„Kaip vieną superlaidumo fazę galima pakeisti kita, yra įdomi studijų sritis. Jis sako Prinstono fizikas ir vyresnysis autorius Sanfeng Wu.

„Jau kurį laiką domėjomės šia plonų, švarių, monokristalinių medžiagų problema.

Elektronams, dreifuojantiems išilgai varinių laidų už gipso kartono plokštės, sunku patekti iš taško A į tašką B. Įjunkite televizorių ir tuose laiduose prasiskverbia piko valandos beprotybė, kai elektronai vingiuoja ir susiduria, daužydami savo mažus elektroninius ragelius ir purtydami savo maži elektronai. Elektroniniai rankiniai instrumentai perkaista savo mažyčius elektroninius variklius.

Superlaidumas yra svajonė. Tai lengva važiuoti nuo pradžios iki pabaigos. Nešvaistoma šilumos ar energijos. Jis yra toks pat efektyvus, koks tik gali būti, puikiai tinka generuoti galingus elektromagnetinius laukus arba greitą skaičiavimą, kuris neištirps į balą.

Tačiau tai taip pat nėra lengva laidumo fazė. Taip atsitinka, kai elektronai praranda savo individualumo jausmą ir patenka į sinchronizacijos būseną, sudarydami tai, kas vadinama Kuperio porosGeba derėtis dėl atominės kaimynystės zeniškai lengvai.

Tam reikia tokio vėsumo lygio, kurį galima pasiekti tik naudojant sunkią ir įspūdingą įrangą. Tačiau jei mokslininkai gali tiksliai suprasti, kas sukelia šį kvantinį poslinkį ir temperatūros vaidmenį, jie gali pasitenkinti mažesniu vėsinimu.

Viena mokslinių tyrimų sritis apima elektronų, įstrigusių ant fiziškai 2D paviršių, kvantinio elgesio tyrimą. Kadangi jie neturi galimybės judėti aukštyn ir žemyn, kvantiniai reiškiniai apsunkina jų perėjimą į superlaidžią būseną.

„Kai pereini prie mažesnių matmenų, svyravimai tampa tokie stiprūs, kad užmuša bet kokią superlaidumo galimybę. Jis sako Prinstono fizikas Nay Phuan Ong.

Pagrindinis elektrono Zen būsenos žudikas geriausiai apibūdinamas kaip kvantinis sūkurys. Arba kaip tai aprašo„Kvantinės sūkurio, atsirandančio, kai vonia nusausėja, versijos.

Pagal tai, kas žinoma kaip BKT transmisijapo Nobelio premijos laureatai Vadimas Berezinskis, Johnas Kosterlitzas ir Davidas Thewlisas Šie mirtini mirties sūkuriai išnyksta 2D medžiagose, kai temperatūra tampa pakankamai žema.

Tyrinėdami šią kvantinių tornadų erdvę, sukeliančią chaosą superlaidžiose būsenose, Wu ir jo komanda sukūrė vieną pusiau metalinio volframo ditelurido sluoksnį, kuris šiltesniame nei absoliutus nulis tampa energiją slopinančiu izoliatoriumi.

Tačiau siurbiant pakankamai elektronų, srovė priverčia tekėti superlaidžiu būdu.

Tačiau tyrėjai pastebėjo kai ką gana keisto, kai temperatūra nukrito. Pridėkite pakankamai elektronų ir gausite superlaidumą. Tačiau esant kritiniam elektronų judėjimo lygiui, šie kvantinės beprotybės sūkuriai grįžta, nutraukdami srovę.

Išmatavus sūkurius paaiškėjo, kad jie nebuvo įprasti kvantiniai sūkuriai, o išliko stabilūs esant aukštesnei temperatūrai ir magnetiniams laukams, nei diktuoja teorija. Kai elektronų skaičius nukrenta žemiau tam tikro kiekio, sūkuriai staiga išnyksta.

„Tikėjomės, kad ne superlaidžioje pusėje išliks stiprūs svyravimai, kurie išliks žemiau kritinio elektronų tankio, kaip ir stiprūs svyravimai, matomi gerokai virš BKT pereinamosios temperatūros. Jis sako Oho.

„Tačiau mes nustatėme, kad sūkurių signalai „staiga” išnyksta tą akimirką, kai viršijamas kritinis elektronų tankis. Tai buvo šokas. Negalime visiškai paaiškinti šio stebėjimo – svyravimų „staigios mirties”.

Naujos paradigmos suteikia galimybių naujiems tyrimo metodams, kurie gali paskatinti naujas technologijas. Atsižvelgiant į galimą kambario temperatūros superlaidumo ugdymo naudą, naudinga turėti gerą kvantinio kraštovaizdžio orų žemėlapį.

Šis tyrimas buvo paskelbtas m Gamtos fizika.