İnqrid Fadelli tərəfindən , Phys.org

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Superkeçiricilik, maqnit sahəsi və təbii super qəfəs BaTa _2S 5. _Kredit : Təbiət Fizikası (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03185-8

Sıfır müqavimətlə elektrik cərəyanını keçirə bilən materiallar olan superkeçiricilər kvant texnologiyalarının, tibbi görüntüləmə cihazlarının, hissəcik sürətləndiricilərinin və digər qabaqcıl texnologiyaların inkişafı üçün çox perspektivli olduğunu sübut etmişdir. Bu materialları iki geniş kateqoriyaya bölmək olar: ənənəvi və qeyri-ənənəvi superkeçiricilər.

Ənənəvi superkeçiricilərdə, superkeçiriciliyin əsasını təşkil edən elektron cütlərinin (yəni Kuper cütlərinin) əmələ gəlməsi aşağı temperaturlarda baş verir və bu da elektronlar və qəfəs titrəmələri arasındakı qarşılıqlı təsirlərdən qaynaqlanır. Digər tərəfdən, qeyri-ənənəvi superkeçiricilər adətən daha yüksək temperaturlarda superkeçirici fazaya daxil olurlar.

Qeyri-ənənəvi superkeçiricilərdə mis cütlərinin əmələ gəlməsi elektron-fonon qarşılıqlı təsirlərindən kənarda digər fiziki hadisələr, məsələn, maqnit dalğalanmaları, elektronlar arasında qarşılıqlı təsirlər və ya digər naməlum mexanizmlər tərəfindən tetiklenir. Əksər superkeçiricilərdə elektronlar, ümumi spini sıfıra bərabər olan əks daxili bucaq impulsuna (yəni spinə) malik elektron cütləri olan sözdə spin-sinqlet cütləri əmələ gətirir.

Lakin, bəzi nadir ifratkeçiricilərdə fiziklər spin-triplet cütlüklərini müşahidə ediblər. Bunlar qeyri-ənənəvi ifratkeçirici vəziyyətlərə səbəb olan uyğunlaşan spinləri olan elektron cütləridir.

Massaçusets Texnologiya İnstitutu (MIT), Merilend Universiteti, Harvard Universiteti və digər institutların tədqiqatçıları bu yaxınlarda BaTa₂S₅ adlanan alternativ atom təbəqələrinə malik yeni bir ifratkeçirici material sintez etdilər. Nature Physics jurnalında dərc olunmuş bir məqalədə təqdim edilən bu materialın son dərəcə güclü maqnit sahələri altında spin-tripletlə idarə olunan ifratkeçirici vəziyyətə keçdiyi aşkar edilmişdir.

Məqalənin ilk müəllifi SY Frank Zhao Phys.org-a bildirib ki, “Qrupumuz əvvəllər qeyri-ənənəvi superkeçiricilik əlamətlərinə malik iki qatlı superkeçirici olan Ba6Nb11S28 və SrTa2S5 sintez etmişdi. Ba6Nb11S28-də yüksək maqnit sahələri elektronların Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov superkeçiriciliyi adlanan şəraitdə sıfır olmayan xalis impulslu Kuper cütlükləri yaratmasına imkan vermişdir. Digər tərəfdən, SrTa2S5 _{birölçülü} qeyri _– mütənasib _{supermodulyasiyaya malikdir} : _{kristalın strukturunda} dalğaya bənzər bir _təhrif . Bu _struktur modulyasiyası özünü superkeçiriciliyin fenomenologiyasına _təsir göstərir ki, bu da cüt sıxlıqlı dalğa superkeçiriciliyini göstərir. “Müstəvi daxilində maqnit sahəsi altında BaTa2S5-də çoxfazalı yüksək sahəli ifratkeçiricilik. Simvol formaları ölçmə texnikasını göstərir. Rənglər fərqli kristalları göstərir. Əlavə: kristalların təsviri. Şəbəkələr 1×1 mm-dir. Müəllif: Zhao və başqaları.

Yeni tək kristal superkeçirici

_Zhao və həmkarları tərəfindən sintez edilən BaTa _2S 5 materialı, əlavə çirkləri olmayan tək kristaldır. Tədqiqatçılar bu materiala güclü maqnit sahəsi tətbiq etdikdə, qeyri-ənənəvi superkeçiriciliyin əlamətlərini nümayiş etdirdiklərini aşkar etdilər.

“Biz BaTa 2S5-in qeyri-superkeçirici kristal aralayıcı təbəqələr arasında superkeçirici TaS 2 təbəqələrindən ibarət olduğunu və bu iki təbəqə arasındakı dartılmanın onun strukturunda ikiölçülü supermodulyasiyaya səbəb olduğunu aşkar etdik _“ , _– deyə Zhao bildirib. “Təəccüblüdür ki, superkeçiricilik həddindən artıq maqnit sahələrinə qədər – 0,75 K-də 60 T-dən çox və ekstrapolyasiya yolu ilə 0 K-də 110 T-dən çox – davam gətirdi. Bu, olduqca yüksəkdir. Müqayisə üçün, Ba ₆ Nb ₁₁ S ₂₈ -in yuxarı kritik sahəsi təxminən 2 T-dir və adi bir superkeçiricidən sağ qalması gözlənilən maksimum maqnit sahəsi olan BaTa ₂ S ₅ – in Pauli limiti cəmi 5 T-dir.”

Tədqiqatçılar müxtəlif eksperimental üsullardan istifadə edərək BaTa 2S 5-də yaranan ifratkeçirici vəziyyəti araşdırdılar _. Sintez etdikləri material alternativ ifratkeçirici və ifratkeçirici olmayan təbəqələrdən ibarətdir. Xarici tətbiq olunan maqnit sahəsi ifratkeçirici olmayan təbəqələrdən keçdikdə, komanda materialdakı sərbəst enerjinin minimuma endirildiyini aşkar etdi.

Gündəlik məlumat üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosdakı ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz bülletenimizə abunə olun və vacib olan nailiyyətlər, innovasiyalar və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniliklərdən xəbərdar olun .

“Maqnit sahəsi altında kristallar fırlanaraq ifratkeçirici müstəviləri xarici maqnit sahəsi ilə uyğunlaşdıracaq”, – deyə Zhao izah etdi. “Biz kristalları konsolun üzərinə quraşdırdıq və kristalın yaratdığı fırlanma momentini ölçdük və ifratkeçirici vəziyyətdə 1-ci dərəcəli fazalı keçid tapdıq, burada bu keçidin hər iki tərəfində müqavimət sıfırdır. Bu keçidin temperatur T* altında görünməsi H _c2 (T)-ni kəskin şəkildə qaldırır – ifratkeçirici və normal vəziyyətlər arasındakı sərhəd temperaturla müqayisədə (aşağıdakı fazalı diaqramlara baxın).”

Zhao və həmkarları həm superkeçirici müstəvilər arasında topladıqları superkeçirici kritik cərəyanın ölçmələrində, həm də yaxınlıq detektoru osilatoru kimi tanınan bir cihazdan istifadə edərkən eyni faza keçidinin imzalarını müşahidə etdilər. Bundan əlavə, bu imzalar çoxsaylı BaTa ₂ S ₅ kristalları arasında ardıcıl görünürdü. Komandanın ölçmələri göstərir ki, sintez etdikləri material iki fərqli yolla qeyri-ənənəvi superkeçirici fazaya keçə bilər.

“Aşağı sahə vəziyyəti maqnit sahəsi tərəfindən məhv edildikdə, digər vəziyyət superkeçiriciliyin həddindən artıq maqnit sahələrinə qədər davam etməsi üçün ortaya çıxır”, – deyə Zhao bildirib. “Suallardan biri budur ki, bu faza keçidi niyə baş verdiyi yerdə görünür və onun üstündə və altında iki superkeçirici vəziyyət nədir. Keçidin (H ~ 20 T-də T = 0 K-də) güclü spin-orbit birləşməsinə görə superkeçiriciliyi yüksək sahəyə qədər davam edən aşındırılmış TaS2 monolayerlərinin (H ~ 60 T) yuxarı kritik sahəsinin təxminən 1/3 dəyərində baş verdiyini aşkar etdik . _Bu arada , BaTa2S5-də _{spacer təbəqə vahid hüceyrələri TaS2} vahid hüceyrəsindən 3 dəfə böyükdür .”

Tədqiqatçılar sintez etdikləri materialın tək kristal daxilində atomların müntəzəm, təkrarlanan düzülüşünü təqdim etdiyini göstərdilər. Hesablamalar göstərdi ki, bu daha uzun qəfəs dövriliyi elektron enerji səviyyəsinin düzülüşünü dəyişdirir və elektronların fırlanması ilə atomlar ətrafında hərəkət arasındakı qarşılıqlı təsirləri (yəni spin-orbit gücü) üç dəfə zəiflədir.

“Biz keçidi daha ənənəvi olan İzinq superkeçiriciliyinin yüksək maqnit sahəsi tərəfindən məhv edildiyi və yüksək maqnit sahəsi ilə uyğun olan spin-triplet superkeçiriciliyə yol verdiyi sahə kimi şərh edirik”, – deyə Zhao bildirib.

Kvant texnologiyaları üçün daha çox material təqdim edirik

Bu son tədqiqat, atomların vahid davamlı və mükəmməl nizamlı bir quruluşda yerləşdiyi yeni bir toplu superkeçirici olan BaTa2S5-i təqdim edir. Yeni material, temperatur dəyişiklikləri və tətbiq olunan maqnit sahəsi tərəfindən idarə olunan iki fərqli şəkildə superkeçirici hala _gələ bilər _.

Materialda müşahidə edilən iki fərqli ifratkeçirici fazanın fərqli hərəkətverici fiziki mexanizmlərlə əlaqəli olduğu aşkar edilmişdir. Keçmişdə bildirilən ənənəvi ifratkeçiricilər və bəzi qeyri-ənənəvi ifratkeçiricilərlə müqayisədə BaTa2S5-in _çox güclü _maqnit sahələrində belə ifratkeçiriciliyini qoruduğu aşkar edilmişdir.

_{“Yüksək kritik sahəyə malik çoxfazalı superkeçiricilər, UTe2} və _CeRh2As2 daxil olmaqla, f-elektronlu çox kiçik bir ağır fermion superkeçiricilər dəstində müşahidə edilmişdir ” _, – deyə Zhao bildirib. “Bu , heç bir f-elektronu olmayan ilk materialdır. Üstəlik, yüksək kritik sahələr həm fundamental, həm də kvant texnologiyaları üçün maraqlı olan spin-triplet superkeçiriciliyinə işarə edir.”

Zhao və həmkarlarının istifadə etdiyi metodlar tezliklə yeni güclü korrelyasiyalı fizikanın ortaya çıxdığı digər təmiz təbəqəli kristalların reallaşdırılmasına yol aça bilər. Bu yaxınlarda komanda fərqli elektron strukturlara və xüsusiyyətlərə malik Muar metalları ailəsini sintez etmək üçün oxşar bir yanaşmadan istifadə etdi .

_{“Biz elektron şüalanması altında BaTa 2} S ₅ -in xüsusiyyətlərini fəal şəkildə öyrənirik “, – deyə Zhao əlavə edib. “Qeyri-ənənəvi superkeçiricilik nizamsızlığa həssas olmalıdır və bu, superkeçiriciliyin özünün təbiətini araşdırmağın bir yolu olardı. Bu arada, mən həmçinin Merilend Universitetinin Fizika və Kvant Materialları Departamentində yeni bir laboratoriya qururam ki, bu da tək kristal sintezinə, van der Waals cihazının istehsalına və material interfeyslərində yeni fizika axtarışı üçün aşağı temperaturlu elektron nəqliyyat ölçmələrinə yönələcək.”

Müəllifimiz İnqrid Fadelli tərəfindən sizin üçün yazılmış, Qeb Klark tərəfindən redaktə edilmiş və Robert İqan tərəfindən faktlar yoxlanılmış və nəzərdən keçirilmiş bu məqalə diqqətli insan əməyinin nəticəsidir. Müstəqil elmi jurnalistikanı yaşatmaq üçün sizin kimi oxuculara güvənirik. Əgər bu reportaj sizin üçün vacibdirsə, xahiş edirik ianə etməyi (xüsusilə aylıq) nəzərdən keçirin. Təşəkkür olaraq reklamsız hesab əldə edəcəksiniz .

Nəşr detalları

SY Frank Zhao və digərləri, Keçid metalı dixalkogenid super qəfəsində yüksək sahəli üçqat superkeçiricilik, Təbiət Fizikası (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03185-8 .

Jurnal məlumatları: Təbiət Fizikası 

Əsas anlayışlar

Faza keçidləriStruktur xüsusiyyətləriSuperkeçiricilikKristal sistemlərKvant çoxcisimli sistemlərSuperkeçiricilər

© 2026 Science X Network