Neu entdeckte Materialeigenschaften können zu Hochtemperatur-Supraleitung führen

Anonim

Forscher am Ames-Labor des US-Energieministeriums (DOE) haben eine ungewöhnliche Eigenschaft der Purpurbronze entdeckt, die auf neue Wege zur Erzielung der Hochtemperatursupraleitung hinweisen könnte.

Beim Studium der Purpurbronze, eines Molybdänoxids, entdeckten die Forscher eine unkonventionelle Ladungsdichtewelle auf ihrer Oberfläche.

Eine Ladungsdichtewelle (CDW = charge density wave) ist ein Materiezustand, bei dem Elektronen sich in einem sich wiederholenden Muster wie eine stehende Welle einer Wasseroberfläche zusammenballen. Supraleitung und Ladungsdichtewellen haben einen gemeinsamen Ursprung, koexistieren oft und können um die Dominanz in bestimmten Materialien konkurrieren.

Herkömmliche CDWs und Supraleitung entstehen beide aus Elektron-Phonon-Wechselwirkungen, der Wechselwirkung von Elektronen mit den Schwingungen des Kristallgitters. Elektron-Elektron-Wechselwirkungen sind der Ursprung der unkonventionellen Hochtemperatursupraleitung, wie sie in kupfer- und eisenbasierten Verbindungen zu finden ist.

Unkonventionelle, elektronen-elektronengetriebene CDW sind extrem selten und ihre Entdeckung hier ist wichtig, weil das Material einen "außergewöhnlichen" Anstieg der CDW-Übergangstemperatur von 130 K (-143 ° C) auf 220 K (-53 ° C) und einen enormen Anstieg zeigte der Energielücke an der Oberfläche.

Beide sind Eigenschaften, die für CDW und Hochtemperatursupraleitung essentiell sind, erklärte Adam Kaminski, Wissenschaftler am Ames Laboratory und Professor an der Fakultät für Physik und Astronomie der Iowa State University.

"Das war eine zufällige, aber sehr aufregende Entdeckung", sagte Kaminski. "Wir haben dieses Material studiert, weil seine eindimensionale Struktur es sehr interessant macht. Wir haben merkwürdige Dinge mit der elektronischen Bandstruktur gesehen, aber als wir auf die Oberfläche geschaut haben, waren wir überwältigt von der außerordentlichen Verbesserung der Übergangstemperatur und Energielücke."

Die Wissenschaft wird in dem Aufsatz "Entdeckung einer unkonventionellen Ladungsdichtewelle an der Oberfläche von K0, 9Mo6O17", Co-Autor von Daixiang Mou, A. Sapkota, H.-H. Kung, Viktor Krapivin, Yun Wu, A. Kreyssig, Xingjiang Zhou, AI Goldman, G. Blumberg, Rebecca Flint und Adam Kaminski; und als ein Vorschlag des Herausgebers in den physischen Überprüfungsbriefen gekennzeichnet .

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