Những bí mật của siêu dẫn trong một vật liệu chứa sắt
Các nhà khoa học tại trường đại học California ở Irvine đã khám phá ra cơ chế ở cấp độ nguyên tử làm tăng cường siêu dẫn trong một vật liệu chứa sắt.
Nghiên cứu được xuất bản trên Nature.
Sử dụng các thiết bị quang phổ tiên tiến ở Viện nghiên cứu vật liệu UC Irvine, các nhà nghiên cứu đã có thể chụp ảnh được những rung động ở cấp độ chuyên tử và do đó quan sát các phonon mới – những hạt quasi mang năng lượng nhiệt – tại các giao diện của một màng siêu mỏng iron selenide (FeSe) được xếp lớp với một chất nền là strontium titanate (STO).
“Sự đột sinh đầu tiên từ các dao động ngoài mặt phẳng của các nguyên tử ô xy với các electron là do sự chồng lấn không gian của electron và các hàm sóng phonon tại chỗ giao thoa đó”, theo nhận xét của tác giả chính Xiaoqing Pan, giáo sư Distinguished về khoa học vật liệu, ghế Henry Samueli Endowed về kỹ thuật và giám đốc IMRI của UC Irvine.
“Sự kết cặp electron-phonon mạnh đem đến một cơ chế tăng cường nhiệt độ chuyển đổi siêu dẫn trong màng siêu mỏng FeSe”.
Các nhà khoa học phát hiện ra là FeSe có một nhiệt độ chuyển đổi thành siêu dẫn ở mức 65 Kelvin, xấp xỉ khoảng âm 340 độ F, nghĩa là mức siêu dẫn nhiệt độ cao nhất. Họ chứng kiến một mối quan hệ gần gũi giữa sự kết cặp electron-phonon và sự đồng dạng của giao diện FeSe/STO; sự đồng nhất lớn hơn nữa là một mức nhiệt độ cao hơn tại chỗ xuất hiện siêu dẫn.
“Cách tiếp cận quang phổ dao động cho phép chúng tôi có được hình ảnh chi tiết cao về các dao động tại giao thoa của vật liệu siêu dẫn với chất nền của nó”, Pan, người được bổ nhiệm làm việc ở Khoa Vật lý và Thiên văn UC Irvine.
“Sự thay đổi quan sát được trong không gian liên lớp tương quan với khoảng trống siêu dẫn, với sự chứng tỏ vai trò trọng yếu của không gian trong cường độ kết cặp electron-phonon và siêu dẫn”.
Đồng tác giả Ruqian Wu, giáo sư Distinguished về vật lý và thiên văn UC Irvine, nói, “Độ phân giải không gian và năng lượng siêu cao của thiết bị tiên tiến bậc nhất tại IRMI đem lại dữ liệu thực nghiệm đặc biệt cho các phân tích lý thuyết. Sự hợp tác giữa các mô phỏng lý thuyết và các quan sát thực nghiệm cho phép phát hiện chính xác sự đóng góp của từng nguyên tử với sự tăng cường nhiệt độ chuyển pha siêu dẫn, làm sâu sắc hơn hiểu biết của chúng tôi tại các giao thoa không đồng nhất”.
Pan cho rằng kết quả của nhóm nghiên cứu là một bước quan trọng để giúp các nhà sản xuất có thể tiến tới khả năng mở rộng quy mô và sản xuất siêu dẫn trong rất nhiều ứng dụng, bao gồm máy tính lượng tử, vận chuyển khối lượng qua đệm từ, và các chẩn doán y khoa tiến tiến và các thiết bị điều trị.
Anh Vũ dịch từ University of California
