Superkeçiricilik bəzi materiallarda müşahidə edilən və kritik temperaturdan aşağı müqavimət göstərmədən elektrik cərəyanını keçirmə qabiliyyətinə malik kvant hadisəsidir. Son bir neçə il ərzində fiziklər və materialşünaslar bu xüsusiyyəti nümayiş etdirən materialları (yəni, superkeçiricilər) müəyyən etməyə çalışır, eyni zamanda onun altında yatan fiziki proseslər haqqında yeni fikirlər toplayırlar.

Superkeçiriciləri iki kateqoriyaya bölmək olar: adi və qeyri-ənənəvi superkeçiricilər. Adi superkeçiricilərdə elektron cütləri (yəni, Kuper cütləri) fonon vasitəçiliyi ilə qarşılıqlı təsir nəticəsində əmələ gəlir, nəticədə izotropik s dalğası simmetriyasını izləyən superkeçirici boşluq yaranır. Digər tərəfdən, qeyri-ənənəvi superkeçiricilərdə bu boşluq d-dalğası və ya çox boşluqlu simmetriya yaradan qovşaqları (yəni, superkeçirici boşluğun yox olduğu nöqtələr) təqdim edə bilər.

Tokio Universitetinin tədqiqatçıları bu yaxınlarda çoxqütblü nizamlı vəziyyətdən yarandığı məlum olan PrTi ₂ Al ₂₀ adlı nadir torpaq intermetal birləşməsində əvvəllər müşahidə edilən qeyri-ənənəvi superkeçiriciliyi daha yaxşı başa düşməyə yönəlmiş bir araşdırma apardılar. Nature Communications -da dərc olunan onların tapıntıları bu materialda dördqütblü qarşılıqlı təsirlər və super keçiricilik arasında əlaqənin olduğunu göstərir .

Məqalənin həmmüəllifi Mingxuan Fu Phys.org-a deyib: “Kvant materiallarının mikroskopunda əsas tikinti bloku mikroskopik yük spininə və orbital sərbəstlik dərəcələrinə malik elektrondur”. “Bir materialda elektronlar çoxlu sayda bir yerə yığıldıqda, onların müxtəlif sərbəstlik dərəcələri mürəkkəb və heyranedici şəkildə qarşılıqlı təsir göstərərək, kvant mexanikası ilə idarə olunan inanılmaz dərəcədə müxtəlif xassələr mənzərəsini yarada bilər . Bunların arasında mübahisəsiz ən nümunəvisi qeyri-ənənəvi superkeçiricilikdir.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1743418419&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-03-comprehensive-characterization-unconventional-superconductivity-multipolar.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC4xNzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzQuMC42OTk4LjE3OCJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNC4wLjY5OTguMTc4Il1dLDBd&dt=1743418419090&bpp=1&bdt=166&idt=83&shv=r20250327&mjsv=m202503260101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1743418274%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1743418274%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D1b1b09cf233e1b4b%3AT%3D1735548424%3ART%3D1743418274%3AS%3DAA-AfjZKostxhmsFX2YCqOZbTGHa&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=1725045506333&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=2114&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=0&eid=31090665%2C31091240%2C95356500%2C95356505%2C31091361%2C95355300%2C95356787%2C95356928&oid=2&pvsid=2633672536843773&tmod=998620750&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=87

Bir çox əvvəlki tədqiqatlar qeyri-ənənəvi super keçiriciliyin mənşəyini açmağa çalışsa da, onun əsas hərəkətverici qüvvəsi hələ də yaxşı başa düşülməyib. Bu uzun müddətdir davam edən tədqiqat sualına qəti cavab kvant texnologiyalarının gələcək inkişafı üçün yeni imkanlar aça bilər.

“Ənənəvi olaraq, bu sahə qeyri-ənənəvi superkeçiriciliyin əmələ gəlməsində və formalaşmasında elektron spinlərinin rolunu anlamağa çox diqqət yetirirdi” dedi məqalənin müvafiq müəllifi Satoru Nakatsuji. “Lakin tədqiqatlar irəlilədikcə aydın olur ki, bu tapmaca ilkin olaraq düşündüyümüzdən daha zəngin və mürəkkəbdir. Orbital və yük kimi digər inqrediyentlər də mühüm rol oynaya bilər və onların iştirakı yeni superkeçiricilik üçün yeni imkanlar aça bilər.”

Əvvəlki tədqiqat səylərinə əsaslanaraq, Fu, Nakatsuji və həmkarları elektron spin dinamikasından başqa bir şeydən yaranan superkeçiriciliyi təqdim edərək yeni superkeçirici dizayn etməyə başladılar. Xüsusilə, onlar elektron spinləri olmadan yüksək səviyyəli çoxqütblü anlardan istifadə etməklə superkeçiriciliyin də yarana biləcəyini müəyyən etməyə ümid edirdilər.

“Bu işdə biz superkeçiriciliyin təmiz ferrokuadrupolar nizamdan yarandığı unikal kvant fazasını araşdırmağa yönəlmişik – yüksək dərəcəli dördqütblər, spinlərin ferromaqnit vəziyyətində düzülməsinə bənzər şəkildə material boyunca nizamlı bir massivdə bərabər düzülür, lakin bu halda sifariş yalnız dördbucaqlı A-nı əhatə edir”. kağız.

Gündəlik anlayışlar üçün Phys.org-a etibar edən 100.000-dən çox abunəçi ilə elm, texnologiya və kosmosda ən son yenilikləri kəşf edin . Pulsuz xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin və mühüm nailiyyətlər, yeniliklər və tədqiqatlar haqqında gündəlik və ya həftəlik yeniləmələr əldə edin .Abunə ol

“Məqsədlərimiz ferroquadrupolar nizamın super keçiriciliyin yaranması ilə necə əlaqəli olduğunu və onun super keçirici vəziyyətdə elektron cütlərinin əmələ gəlməsinə və qarşılıqlı əlaqəsinə necə təsir etdiyini anlamaq idi.”

Bu tədqiqatın bir hissəsi kimi tədqiq edilən yeni superkeçirici, yəni PrTi ₂ Al ₂₀ əvvəllər tədqiqatçılar tərəfindən dizayn edilmişdi. Bu material ən aşağı enerji vəziyyətində olduqda, yəni kvant effektlərinin üstünlük təşkil etdiyi vəziyyətdə, yüksək dərəcəli dördqütblü və səkkiz qütblü momentlər aktiv olur, maqnit dipolyar momentləri (yəni spinlər) yoxdur.

“Bu xüsusiyyət çoxqütblü anların yaratdığı superkeçiriciliyin tədqiqində misilsiz üstünlük təmin edir” dedi Nakatsuji. “Bu material üzərində işləmək böyük intellektual həzz verir, çünki çoxqütblü fizikanı öyrənmək üçün belə təmiz model platforma ilə qarşılaşmaq çox nadirdir.”

Çoxqütblü fiziki hadisələrin aşkarlanması və öyrənilməsi adətən çox çətin olur. Bunun səbəbi, geniş yayılmış eksperimental zondlardan istifadə etməklə asanlıqla müşahidə oluna bilən spinlə idarə olunan effektlərin əksinə olaraq, bu hadisələri qəbul etmək çox vaxt daha çətindir.

Nakatsuji, “Çoxqütblü hadisələri öyrənmək üçün vahid, qətiyyətli bir üsul olmamışdır” dedi. “Buna görə də tədqiqatımızda istilik tutumu və DC maqnitləşməsindən tutmuş müqavimətə qədər bir neçə eksperimental üsuldan istifadə etdik. Biz həmçinin ferroquadrupolar və superkeçirici fazaların kimyəvi dopinqlə necə təkamül etdiyini araşdırdıq. Bu təcrübələrdən bəziləri inanılmaz dərəcədə çətindir, çünki ultra aşağı temperatur rejiminə (təxminən -273 °C-ə qədər) çatmaq lazımdır.”

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?gdpr=0&us_privacy=1—&gpp_sid=-1&client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=135&slotname=8188791252&adk=2329133447&adf=809300024&pi=t.ma~as.8188791252&w=540&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1743418439&rafmt=11&format=540×135&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-03-comprehensive-characterization-unconventional-superconductivity-multipolar.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTM0LjAuNjk5OC4xNzgiLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siQ2hyb21pdW0iLCIxMzQuMC42OTk4LjE3OCJdLFsiTm90OkEtQnJhbmQiLCIyNC4wLjAuMCJdLFsiR29vZ2xlIENocm9tZSIsIjEzNC4wLjY5OTguMTc4Il1dLDBd&dt=1743418419091&bpp=1&bdt=167&idt=125&shv=r20250327&mjsv=m202503260101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3De2af2bea6b3e2e90%3AT%3D1735548424%3ART%3D1743418274%3AS%3DALNI_MZIaWdAh-lthHlhpkWN2g6ZC7xT8A&gpic=UID%3D00000f8412a58936%3AT%3D1735548424%3ART%3D1743418274%3AS%3DALNI_MaJ_6ILTTPz6uEc3lU2rNf9ZPgQbA&eo_id_str=ID%3D1b1b09cf233e1b4b%3AT%3D1735548424%3ART%3D1743418274%3AS%3DAA-AfjZKostxhmsFX2YCqOZbTGHa&prev_fmts=0x0%2C540x135%2C1005x124&nras=2&correlator=1725045506333&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=864&u_w=1536&u_ah=816&u_aw=1536&u_cd=24&u_sd=1.25&dmc=8&adx=395&ady=4032&biw=1521&bih=730&scr_x=0&scr_y=1146&eid=31090665%2C31091240%2C95356500%2C95356505%2C31091361%2C95355300%2C95356787%2C95356928&oid=2&psts=AOrYGsm1X4ykVOYZWDdbvHmuaNHyHIUbXiNkaVy9r87NtrrzRCKKzZatZO4e7x26zRCIWpzSxhv_LMPSQ_q3_a_dsK65vz7HfxWWo2rYaRDeAQ&pvsid=2633672536843773&tmod=998620750&uas=3&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fpage2.html&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1536%2C0%2C1536%2C816%2C1536%2C730&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=3&uci=a!3&btvi=3&fsb=1&dtd=19983

Diqqətlə seçilmiş texnikalar toplusundan istifadə edərək tədqiqatçılar bu problemə müxtəlif rakurslardan yanaşa bildilər və nəticədə PrTi ₂ Al _20- də superkeçiriciliyə nəyin səbəb olduğuna dair tutarlı ümumi mənzərə yarada bildilər . Onların məqaləsi çoxqütblü anlardan yaranan qeyri-ənənəvi superkeçiriciliyin hərtərəfli xarakteristikasını təqdim edən ilk əsər idi.

“Müşahidə etdiyimiz superkeçirici davranış Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS) nəzəriyyəsi dərsliyində izah edilən adi superkeçiriciliyə heç bir şəkildə bənzəmir” dedi Sakai. “BCS superkeçiriciliyindən bu cür fərqlər yeni cütləşmə simmetriyasından qaynaqlanır – elektron cütlərinin superkeçirici dövlətlərdə qarşılıqlı əlaqədə olduğu qeyri-adi bir model.”

Ümumilikdə, tədqiqatçılar göstərdilər ki, kimyəvi dopinqlə idarə olunan superkeçiriciliyin təkamülü spin dalğalanmalarından yaranan təkamüldən çox fərqlidir. Bu tədqiqat tezliklə bu xüsusi superkeçiricilik növünə yönəlmiş əlavə tədqiqatlara yol aça bilər ki, bu da komandanın nəticələrini təsdiq etməyə kömək edə bilər və nəticədə yeni kvant texnologiyalarının inkişafına töhfə verə bilər.

“Kimyəvi dopinqdən asılılıq vasitəsilə biz ferroquadrupolar nizamın və superkeçirici cütləşmənin simmetriyasının bir-biri ilə sıx bağlı olduğunu, superkeçiriciliyin və çoxqütblü nizamın birlikdə necə rəqs etdiyi və bir-birinə necə təsir etdiyi barədə yeni anlayışlar təqdim etdiyini gördük” dedi Fu. “Bu iş bizi çoxqütblü kvant fazalarının və xassələrinin istifadə olunmamış sahəsinə daha dərindən getməyə, onların spinlə idarə olunan analoqlardan, məsələn, qəribə metalların yeni növləri və ya kvant kritikliyi kimi əsas fərqlərini müəyyənləşdirməyə həvəsləndirdi.”

Tədqiqatçılar çoxqütblü kvant hallarını daha da tədqiq etməklə, nəticədə bu hadisələri və onların əsas fizikasını daha yaxşı təsvir edən, potensial olaraq yüksək temperaturun superkeçiriciliyinə doğru yeni yol açan yeni nəzəri çərçivə hazırlamağa ümid edirlər. Qeyd edək ki, çoxqütblülər getdikcə artan tədqiqatların mərkəzinə çevrilib və bu tədqiqat qrupunun səyləri onların gələcək praktik tətbiqində əsas rol oynaya bilər.

“Çoxqütblər konsepsiyası kvant materiallarının tədqiqində möhkəm zəmin qazandı və onun təsir spektri son illərdə, məsələn, topoloji antiferromaqnitlərin funksiyalarını anlamaqda sürətlə genişlənir” dedi Nakatsuji.

“Fiziki varlıq kimi atom çoxqütbləri tərəfindən idarə olunan kvant hadisələrinin eksperimental araşdırılması bizə güclü və ruhlandırıcı bələdçi verir. Bu təlimat bizə çoxqütblərin unikal kvant xassələrindən istifadə etməkdə, yeni elmi kəşflər və ənənəvi spinin üstünlük təşkil etdiyi paradiqmadan kənara çıxan innovativ tətbiqlərdə irəliləyiş göstərə bilər.”

Daha çox məlumat: Akito Sakai və digərləri, PrTi ₂ Al _20- də çoxqütblü nizam və çoxqütblü səbəbli superkeçiricilik arasında qarşılıqlı əlaqə , Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-57262-2

Jurnal məlumatı: Nature Communications 

© 2025 Science X Network