Högtemperatursupraledare kan transportera elektrisk energi utan motstånd. Forskare vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) har utfört högupplöst oelastisk röntgenspridning och har funnit att högt enaxligt tryck inducerar en långdistansladderorder som konkurrerar med supraledning. Deras studie öppnar nya insikter om beteendet hos korrelerade elektroner. Studien publiceras i Vetenskap .

Superledare transporterar ström utan förluster, men bara under en viss kritisk temperatur. Konventionella superledare måste kylas ner nästan till absolut noll, och även de så kallade högtemperatur-superledarna kräver temperaturer på cirka -200 grader Celsius för att transportera ström utan motstånd. Trots detta, superledare används redan i stor utsträckning. Att utveckla supraledare som arbetar vid ännu högre temperaturer - möjligen upp till rumstemperatur - och därför avsevärt bidrar till en effektiv energiförsörjning, elektroniska tillstånd och processer som är involverade i bildandet av det supraledande kondensatet måste förstås på en grundläggande nivå.

Forskare under ledning av professor Matthieu Le Tacon, direktör för Institute of Solid-State Physics (IFP) vid KIT, har nu tagit ett betydande steg framåt. De har visat att högt uniaxialt tryck kan användas för att ställa in de konkurrerande staterna i en högtemperatur superledare. Med hjälp av högupplöst oelastisk röntgenspridning, forskarna undersökte en högtemperatur cuprat supraledare, YBa ₂ Cu ₃ O _6,67 . I denna komplexa förening, koppar och syreatomer bildar tvådimensionella strukturer. Att ändra laddningsbärarkoncentrationen i dessa plan ger en mängd olika elektroniska faser inklusive supraledning och laddningsorder.

I den avgiftsbeställda staten, elektronerna "kristalliserar" till randformade nanostrukturer. Detta elektroniska tillstånd observeras vanligtvis i dessa material när supraledning undertrycks med mycket stora magnetfält, gör det svårt att undersöka med konventionella spektroskopiska verktyg.

Framkalla detta tillstånd i YBa ₂ Cu ₃ O _6,67 genom att använda enaxligt tryck istället för magnetfält gjorde forskarna att studera dess relation till supraledning med röntgenspridning. De identifierade starka anomalier i gitterexcitationen kopplad till bildandet av laddningsordningen. "Våra resultat ger ny inblick i elektronernas beteende i korrelerade elektronmaterial och i de mekanismer som ger högledart supraledning, "säger professor Matthieu Le Tacon från KIT." De visar också att enaxligt tryck har potential att kontrollera elektronernas ordning i sådana material. "