UBC-forskare har fått en oöverträffad inblick i födelsen av högtemperatur supraledning i kuprater, lösa en vetenskaplig debatt och avslöja nya vägar för att utforska potentialen hos andra okonventionella superledare.
För denna studie, forskare studerade cuprate okonventionella supraledare, material som börjar övergå till supraledning vid en rekordhög temperatur på cirka -170 C. De flesta konventionella superledare kräver mycket låga temperaturer runt absolut noll eller -273 C. Superledare uppvisar häpnadsväckande fysikaliska egenskaper -såsom magnetisk svävning eller förlustfri kraftöverföring -som kan leda till ny teknik.
Forskare har länge diskuterat den viktigaste ingrediensen som gör att kupraterna kan bli supraledande vid höga temperaturer:Kommer supraledning fram när elektroner binder ihop i par, känd som Cooper -par, eller när dessa par upprättar makroskopisk fassammanhang?
Forskare vid UBC:s Stewart Blusson Quantum Matter Institute (SBQMI) använde en toppmodern, ultrasnabb laser finansierad av Gordon och Betty Moore Foundation för att svara på frågan.
Forskningen visar att förekomsten av ett attraktivt "lim", binda elektroner i par, är nödvändigt men inte tillräckligt för att stabilisera det supraledande tillståndet. Snarare, Cooper -paren måste bete sig koherent som en helhet för att upprätta en kommunikationslinje, med en enda makroskopisk kvantfas.
"I stort sett, du kan tänka dig fassammanhang som liknar en stor ensemble av pilar som alla är inriktade i samma riktning, "sa Fabio Boschini, huvudförfattare till studien och en postdoktor vid SBQMI. "När Cooper parar, ritade som pilar, peka i slumpmässiga riktningar, fassammanhang går förlorad. "
Faskoherensen framträder på en tidsskala på några hundra femtosekunder (en femtosekund är lika med en kvadriljondel av en sekund). Utnyttja de pulserande laserkällorna och anläggningarna vid SBQMI:s nya UBC-Moore Center för Ultrafast Quantum Matter, forskare etablerade en ny undersökningsteknik för att "titta på" vad som händer med materialets elektroner under dessa ultrasnabba tidsskalor. Ansträngningen avslöjade nyckelrollen för fassammanhållning för att driva övergången till det superledande tillståndet av kopparoxider.
"Tack vare de senaste framstegen inom pulserande laserkällor har vi bara börjat visualisera de dynamiska egenskaperna hos kvantmaterial, sa Andrea Damascelli, ledare för forskargruppen och den vetenskapliga chefen för SBQMI. "Genom att tillämpa dessa banbrytande tekniker, vårt forskargrupp syftar till att avslöja de svårfångade mysterierna med högtemperatur supraledning och andra fascinerande fenomen med kvantämne. "
Studien publicerades i Naturmaterial .
