Упорядочение заряда создает нестабильность в некоторых металлах при температурах выше -100 градусов по Цельсию, заставляя некоторые электроны реорганизовываться в новые периодические статические модели, конкурирующие со сверхпроводимостью. Но ученые задаются вопросом, может ли он также играть важную роль в перемещении электронов в тесные пары, которые позволяют им перемещаться без сопротивления.
Чтобы понять, что делает упорядочение зарядов, и является ли это помехой, помощью или и тем и другим, ученые должны сначала понять, что это такое — начиная с его формы.
Риккардо Комин, ведущий автор новой статьи в Science, решил определить, была ли схема упорядочения зарядов шахматной доской или серией полос, с помощью рентгеновского просвечивания очень холодного оксида иттрия, бария, меди.
Среди его сотрудников в Институте квантовой материи Университета Британской Колумбии были научный сотрудник CIFAR Эдуардо да Силва Нето и старшие научные сотрудники программы квантовых материалов Руиксинг Лян, Уолтер Харди, Дуг Бонн, Джордж Савацки и Андреа Дамашелли, доктор философии Комина. руководитель и руководитель группы этого исследования.
Они обнаружили, что узор является полосатым, что означает, что электроны самоорганизуются в одном направлении (1D), а не в двух направлениях (2D), как это было бы в шаблоне шахматной доски. Однако, когда температура снижается достаточно сильно, упорядочение заряда исчезает, а сверхпроводимость берет верх, позволяя электронам свободно перемещаться без сопротивления, больше не ограничиваясь одним измерением.
Результат впечатляет, потому что физика намного интереснее в низком измерении, — говорит Дамаскелли.
А в купратах эти одномерные паттерны реализуются в двумерных плоскостях Cu-O, которые уже ограничивают движение электрона до уровня, меньшего, чем трехмерный, даже до того, как установится порядок заряда.
«Сверхпроводимость в обычных 3D-металлах ограничена Tc в несколько градусов Кельвина», — говорит он, ссылаясь на такие примеры, как алюминий и ниобий. "Высокотемпературные сверхпроводники — это квази-2D-металлы, и теперь они имеют тенденцию к одномерному электронному упорядочению."
Кроме того, исследователи обнаружили, что зарядовое упорядочение гораздо сильнее конкурирует со сверхпроводимостью в одном направлении, чем в другом.
Результаты — важный шаг в понимании того, что движет сверхпроводимостью, а что я ей препятствую.
"Упорядочение заряда — это просто аномалия, или он присутствует во всех этих системах, потому что существует лежащее в основе взаимодействие, которое не полностью исключено из сверхпроводимости??"Комин спрашивает. "Эти два явления конкурируют, но в некотором смысле они также взаимосвязаны."
Дамаскелли говорит, что материал в этом исследовании, оксид иттрия-бария-меди, является суперзвездой оксидов меди из-за его изысканной чистоты и высокой температуры перехода.
Это также канадская история успеха — стипендиаты CIFAR Лян-Бонн-Харди являются ведущими производителями и поставщиками кристалла для повторного поиска по всему миру. «Вот почему канадские группы и, в частности, программа CIFAR оказали такое влияние, потому что у нас был доступ к лучшим материалам», — говорит Дамашелли.