Yaklaşık 50 yıl öncesine kadar, bilinen tüm süperiletkenler metaldi. Bu mantıklı, çünkü metaller diğer maddelere göre çok fazla gevşek bağlanmış 'taşıyıcı' elektron sayısına sahiptir. Daha sonra garip olan ilk oksit malzemesi ve ilk yarıiletken olarak stronsiyum titanat, süperiletken keşfedildi.

     Bir süperiletkenin klasik profiline uymasa da (çok az serbest elektronuna sahiptir) şartlar doğru olduğunda (nedeni açıklanamasa da) süper iletken olur.

     Şimdi bilim adamları elektronlarının süperiletken davranışlarını ilk kez ayrıntılı olarak incelediler. Düşündüklerinden bile daha garip olduğunu keşfettiler. Ancak bu iyi bir haberdi, çünkü bu yüksek sıcaklıklarda süper iletkenliği kazandıracak yöntem için bir bakış açısı sunmakta. Bu da gelecek nesiller için mükemmel ve devrimci teknolojileri harekete geçirecek bir olgu.

     Araştırmanın deneysel bölümünü yöneten Stanford Institute for Materials and Energy Science (SIMES) araştırmacısı Adrian Swartz, "Eğer geleneksel metal süperiletkenler bir spektrumun bir ucundaysa, stronsiyum titanat diğer ucunda aşağı doğrudur. Bildiğimiz herhangi bir süperiletkenin en düşük elektron yoğunluğuna sahiptir" diyor.

     Swartz, "Alışılagelmiş" süperiletkenler olarak adlandırdığımız çok sayıda malzemeden biri, çünkü mevcut kuramlar tarafından açıklanamazlar. "Aşırı davranışlarını inceleyerek, daha yüksek sıcaklıklarda çalışanlar da dâhil olmak üzere bu alışılmamış malzemelerde süperiletkenliğe yol açan içerikler hakkında bilgi edinmeyi umuyoruz.

     Buluş sahiplerinin baş harfleri için BCS olarak bilinen yaygın kabul gören teoriye göre, konvansiyonel süperiletkenlik, bir malzemenin atomik kafeslemesine doğru dalgalanan doğal titreşimler tarafından tetiklenir. Titreşimler, taşıyıcı elektronların, bir direnç olmadan malzeme boyunca akan bir süper akışkanla eşleşmesini ve yoğunlaşmasını sağlar - yüzde 100 verimli bir elektrik akımı. Bu bağlamda, ideal süper iletken malzeme yüksek hızlı hareket eden elektronlar içerir ve hatta nispeten zayıf kafes titreşimleri bile elektron çiftlerini birbirine yapışması için yeterlidir.

     Ama teori dışında, alışılmamış süperiletkenler alanında, elektron çiftlerinin birbirine bağlanmasının nedenini bilmiyor.

     SLAC ve Stanford ve SIMES araştırmacılarından Harold Hwang, “Stronsiyum titanatın içinde neler olup bittiğine dair ipuçlarını bulmak için, bilim adamları bu malzemeye tünelleme spektroskopisi olarak bilinen süperiletken davranışlarını incelemek için önemli bir aracın nasıl uygulanacağını bulmak zorundaydılar. Bu birkaç yıl sürdü.”

     “Bu deneyi yapma arzusu on yıllardır vardı, ancak teknik bir sorunlar engel teşkil etmekteydi” dedi. “Bu, bildiğim kadarıyla, bu malzeme üzerinde bir tünelleme denemesinden çıkan ilk eksiksiz veri tabanıdır. Ekip, diğer şeylerin yanı sıra, elektronların elektronik performansını artırmak için bir malzemeye eklendiği yaygın olarak kullanılan bir işlem olan malzemenin doping'e nasıl tepki verdiğini gözlemlemeyi başardı.”

     Herşey Baş Aşağı

     Tünel ölçümleri stronsiyum titanatın süperiletkende beklediğinizin tam tersi olduğunu ortaya çıkardı; Kafes titreşimleri güçlü ve taşıyıcı elektronları az ve yavaş.

     Hwang, “Bu, her şeyin baş aşağı olduğu bir sistem” dedi.

     Diğer yandan, elektronların davranışı ve yoğunluğu ve süperiletken durumu oluşturmak için gereken enerji gibi detaylar, geleneksel BCS teorisinden neredeyse tam olarak beklediğinizle eşleşir.

     “Bu nedenle, stronsiyum titanat, bazı açılardan konvansiyonel olanı gibi davranan sıra dışı bir süperiletken gibi görünüyor” dedi. “Bu bizim için bir hayret ve oldukça sürpriz. İlk bakışta düşündüğümüzden daha kafa karıştırıcı bir şey keşfettik, temel fizik bakış açısından daha derin. ”

     “Bu şaşırtıcı koşullar altında süperiletkenlik anlayışımızı geliştirebilirsek, daha yüksek sıcaklıklarda süperiletkenliği gerçekleştirmek için malzemelerin nasıl üretileceğini potansiyel olarak öğrenebilirdik” diye ekledi.

     Swartz, “Bir sonraki adım, stronsiyum titanatın neden böyle davrandığına dair bir takım teorik tahminleri test etmek için tünelleme spektroskopisini kullanmaktır,” dedi.

     SIMES, bir SLAC / Sanford enstitüsüdür. SIMES'den ve Tennessee Üniversitesinden gelen teorisyenler Knoxville de, DOE Of Science of Science ve Gordon ve Betty Moore Vakfı'nın Quantum Systems Initiative'deki Emergent Phenomena tarafından finanse edilen bu çalışmaya katkıda bulundu. Sorularınız veya yorumlarınız için iletişim: slac.stanford.edu adresindeki SLAC İletişim Ofisi ile iletişim kurun.