Сверхпроводимость лежит в основе интенсивных исследований в области физики, в частности, из-за ее замечательных электронных свойств, таких как отсутствие электрического сопротивления. Его свойства делают его незаменимым элементом для применения в медицине, а также при транспортировке и хранении энергии.
В конце 90-х проф.
Леггетт из Университета Иллинойса представил сценарий высокотемпературной сверхпроводимости в купратах, материалах, состоящих в основном из меди и кислорода. В его сценарии переход материала в сверхпроводящее состояние является прямым следствием уменьшения той части кулоновской энергии, которая связана с длинными волнами и частотами "среднего инфракрасного диапазона".
Осталось проверить экспериментально; оптическая спектроскопия оказывается подходящим методом для исследования этой части кулоновской энергии.
Команда Дирка ван дер Марела, профессора кафедры физики квантовой материи научного факультета UNIGE, обратилась к этой проблеме и множеству проблем, связанных с ней. «Мы создали экспериментальное устройство и протокол для измерения кулоновской энергии на больших расстояниях. «Изменяя температуру и частоту света, применяемые к нескольким сверхпроводящим образцам, мы наблюдали тонкое влияние сверхпроводимости на кулоновскую энергию», — объясняет Дирк ван дер Марель.
Важность химического допинга
Основываясь на купратных сверхпроводниках, физики UNIGE обнаружили, что поведение кулоновской энергии при сверхпроводящем переходе зависит от допирования -i.е. недостаток (или избыток) электронов: при одних значениях допирования он уменьшается, а для других застаивается или даже увеличивается.
Изменения температуры кулоновской энергии, по-видимому, связаны с легированием образца: «существует критическое допирование, ниже которого наблюдаемое поведение противоположно сценарию Леггетта», — говорит физик.
Эти экспериментальные достижения до сих пор не объясняют сверхпроводимость с высокой Tc в купратах, однако они позволяют добиться прогресса в понимании и адаптации существующих теорий, имеющих общую основу со сценарием Леггетта.
Их можно распространить на измерение кулоновской энергии в других сверхпроводящих материалах, на другие явления, такие как магнетизм, на другие методы, а также на направления развития экспериментов, которые будут способствовать дальнейшему пониманию сверхпроводимости и других квантовых явлений.