İnqrid Fadelli , Phys.org tərəfindən

redaktə edən: Gaby Clark , rəy verən: Robert Egan

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Kredit: Gao və başqaları

Superkeçiricilər sıfır müqavimətlə elektrik cərəyanını keçirə bilən materiallardır. Sözdə ənənəvi superkeçiricilərdə bu, elektronlar Kuper cütləri kimi tanınan cütlərə birləşdikdə aşağı temperaturda baş verir.

Lakin bəzi digər materiallarda superkeçiricilik (SK) hələ də zəif başa düşülən digər elektron cütləşmə mexanizmləri vasitəsilə ortaya çıxır. Qeyri-ənənəvi superkeçiricilər adlanan bu materiallara iki tək qrafen vərəqinin bir-birinin üzərinə yığılması ilə yaradılan və biri digərinə nisbətən dəqiq kiçik bir bucaq altında fırlanan ikiölçülü material olan bükülmüş ikiqatlı qrafen (tBLG) daxildir.

Qeyri-ənənəvi SC-də rol oynayan amillərdən biri sözdə dielektrik sabitdir. Bu, bir materialın yüklü hissəciklər arasındakı elektrik qüvvələrini nə dərəcədə azaltdığının ölçüsüdür.

Ohayo Dövlət Universitetinin, İspaniyanın Imdea Nanoscience və Yaponiyanın Milli Material Elmləri İnstitutunun tədqiqatçıları bu yaxınlarda qeyri-ənənəvi superkeçiricilərdə ətraf mühitin SC-yə necə təsir etdiyini araşdıran bir araşdırma aparıblar. Onların “Nature Physics” jurnalında dərc olunmuş tapıntıları göstərir ki, bükülmüş ikiqatlı qrafenin SC-si yaxınlıqdakı stronsium titanat (SrTiO₃) substratının dielektrik sabitini tənzimləməklə basdırıla bilər.

“Bu layihə, sahədəki mübahisələrdən birini – Kuper cütlüklərinin SC əmələ gətirməsinə və tBLG-də meydana gəlməsinə imkan verən mexanizmin nə olduğunu həll etmək istədiyimiz üçün başladı”, – məqalənin baş müəllifi Jeanie (Chun Ning) Lau Phys.org-a bildirib. “Ənənəvi superkeçiricilərdə cütləşmə mexanizmi atomların titrəmələri olan fononlar vasitəsilə həyata keçirilir. Kuper cütlükləri SC-nin əsas tikinti bloklarıdır və bir cüt elektrondan ibarətdir.”Oyna

00:00

05:00SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

OynaYerdəyişmə sahəsi olan tBLG-nin zolaq strukturunun təkamülü. Kredit: Nature Physics (2026). DOI: 10.1038/s41567-026-03243-1

Bükülmüş ikiqat təbəqəli qrafenin SC-sinin araşdırılması

Superkeçiricilərdə, ümumiyyətlə bir-birini itələyən elektronlar bu itələməni aradan qaldırır və sözdə Kuper cütləri əmələ gətirir. Ənənəvi superkeçiricilərdə bu cütlərin əmələ gəlməsi elektronlar və materialın qəfəsi (yəni kristal quruluşu) arasındakı qarşılıqlı təsirlərdən yaranır.

Lau izah etdi ki, “Sadə bir bənzətmə yumşaq döşəyin üzərindəki boulinq toplarıdır – boulinq topunu (elektronu) döşəyin (atom qəfəsinin) üzərinə qoymaq döşəkdə bir çökəklik yaradır və bu da yaxınlıqdakı başqa bir boulinq topunun birincisinə doğru yuvarlanmasına səbəb ola bilər, yəni artıq qəfəs vasitəsilə iki top arasında təsirli cəlbedici qarşılıqlı təsir mövcuddur”.

“Lakin, bunun tBLG-də SC üçün hələ də doğru olub-olmadığı gərgin müzakirə mövzusudur. Əsas sual, Kuper cütünün əmələ gəlməsinin qəfəslə qarşılıqlı təsirlər vasitəsilə (ənənəvi SC-də olduğu kimi) təmin edilib-edilməməsi, yoxsa digər elektron qarşılıqlı təsir növlərinin də rol oynamasıdır.”

Bu tədqiqat sualına cavab vermək üçün Lau və həmkarları bir sıra təcrübələr apardılar və bu təcrübələrdə fərqli bucaqlara malik tBLG-ni STO adlanan xüsusi SrTiO3 substratının yaxınlığında yerləşdirdilər _. Bu substrat böyük bir dielektrik sabitə malikdir, yəni onu tBLG-dən 1-3 nm məsafədə yerləşdirmək elektronlar arasındakı qarşılıqlı təsir gücünü azaldır.

“Məqsəd, STO-da tBLG-də SC-ni araşdırmaqdır”, – deyə Lau bildirib. “Əgər SC digər substratlarda olduğu kimi qalırsa, onda cütləşmə mexanizmi ənənəvi mexanizmdir. Əgər SC zəifləyirsə, bu, elektron qarşılıqlı təsirlərin SC-nin əmələ gəlməsində vacib olduğunu göstərir. Təcrübəni planlaşdırarkən, cihazlar arasında variasiyalar olduğundan və SC digər səbəblərə görə (məsələn, çirklər, nizamsızlıq və burulma bucağı) daha güclü və ya zəif ola biləcəyindən statistik cəhətdən əhəmiyyətli nəticələr əldə etmək üçün çoxlu tBLG cihazlarına ehtiyacımız olacağını düşündük.”

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 .

Təcrübələrini başlatdıqda, tədqiqatçılar xarici düymədən istifadə edərək real iş şəraitində STO substratının dielektrik sabitliyini asanlıqla tənzimləyə biləcəklərini anladılar. Xüsusilə, substratı soyutmaqla və ya qızdırmaqla materialın dielektrik sabitini dəyişdirdilər.

“Bu o demək idi ki, artıq bir çox fərqli cihazla statistika aparmağa ehtiyac olmadan STO-nun dielektrik sabitini yerində tənzimləməklə eyni tBLG-də SC-də nə baş verdiyini öyrənə bilərik”, – məqalənin ilk müəllifi və Ohayo Dövlət Universitetinin aspirantı Xueşi Qao bildirib.

” STO-nun dielektrik sabitinin funksiyası olaraq ifratkeçirici fazanın kritik temperaturunu, T _c və maqnit sahəsi B _c- ni (SC-nin əmələ gəldiyi temperatur və maqnit sahəsi) ölçdük və həm T _c , həm də B _c-nin daha böyük dielektrik sabitində azaldığını və dielektrik sabit çox böyük olduqda nümunənin ifratkeçiriciliyini tamamilə dayandırdığını müəyyən etdik.”

Bu yaxınlarda aparılan tədqiqat, həm muar, həm də muar olmayan sistemlər də daxil olmaqla, bütün qrafen əsaslı materiallara effektiv şəkildə tətbiq oluna bilən qeyri-ənənəvi SC-nin ümumi nəzəriyyəsini təqdim etdi . Bu nəzəriyyə, həmçinin, tBLG əsaslı cihazlara eksperimental olaraq tətbiq etməklə bu nəzəriyyənin etibarlılığını nümayiş etdirir.

Məqalənin həmmüəllifləri Pako Qvineya və Alejandro Ximeno-Pozo izah edirlər ki, “Nəzəriyyəmiz əvvəlcə Valter Kon və Xoakin Luttinqer tərəfindən irəli sürülən və o dövrdə əsasən diqqətdən kənarda qalan, lakin bu gün güclü korrelyasiyalı sistemlərdə qeyri-ənənəvi SC-ləri anlamaq üçün olduqca aktual hala gələn bir ideya üzərində qurulub”.

“SC-nin Kohn-Luttinger mexanizmi, fermion sistemlərinin universal xüsusiyyətlərindən istifadə etməklə, itələyici qarşılıqlı təsirlər kontekstində superkeçirici cütləşmənin necə yarana biləcəyini dərin və fundamental şəkildə anlamağa imkan verir. Bunlar ekranlaşdırılmış Kulon potensialının uzun mənzilli rəqsləridir ki, bu da sonda daşıyıcıların mövcud iti Fermi səthinə yerləşdirildikdə hiss etdikləri effektiv qarşılıqlı təsir potensialıdır və bu, fərqli iki hissəcik qarşılıqlı təsirləri səbəbindən yaranır.”

Kon və Luttinger tərəfindən təqdim edilən yanaşmaya əsaslanaraq, tədqiqatçılar qeyri-ənənəvi SC nəzəriyyələrini kvant sahə nəzəriyyəsinə əsaslanan ideyalarla birləşdirərək təkmilləşdirə bildilər. Bu, onlara iki hissəcik qarşılıqlı təsirinin bir spesifik növü ilə əlaqəli sonsuz sayda düzəlişlər əldə etməyə imkan verdi.

Kvant materiallarına əsaslanan texnologiyaların dizaynı barədə məlumatlandırma

Tədqiqatçıların təcrübələri göstərir ki, bükülmüş qrafen sistemlərindəki SC, böyük dielektrik sabitinə malik yaxınlıqdakı bir alt haldan istifadə etməklə yatırıla bilər. Bu müşahidə, elektron qarşılıqlı təsirlərin qeyri-ənənəvi SC-də mərkəzi rol oynadığına və bükülmüş ikiqatlı qrafenin əslində qeyri-ənənəvi superkeçirici olduğuna dair bu günə qədər ən güclü dəlillərdən bəzilərini təqdim edir.

“Nəzəri baxımdan, bu nəticələrdən çox məmnunuq, çünki onlar bir neçə ildir çəkdiyimiz mənzərəni, yəni bükülmüş ikiqat təbəqəli qrafendəki SC-nin qeyri-ənənəvi olduğunu və elektron qarşılıqlı təsirlərdən güclü şəkildə təsirləndiyini dəstəkləyir”, – deyə Qvineya və Ximeno-Pozo bildiriblər.

“Bu çərçivədə, çoxcisimli elektron effektlər qismən Kulon itələməsini cütləşməyə kömək edən təsirli bir cazibəyə çevirə bilər. Bu təcrübənin əsas nəticəsi, dielektrik sabitinin artırılmasının ifrat keçiricilik vəziyyətini basdırmasıdır və bu da daha güclü dielektrik ekranlamanın cütləşməni dəstəkləyən qarşılıqlı təsirləri zəiflətdiyini göstərir.”

Bu tədqiqatın nəticələri göstərir ki, elektron qarşılıqlı təsirlər bükülmüş ikiqat təbəqəli qrafendə SC-nin yaranmasına kömək edir, baxmayaraq ki, onlar yeganə töhfə verən amil olmaya bilər. Gələcək tədqiqatlar qrupun tapıntılarına əsaslana və qeyri-ənənəvi SC-yə təsir edən digər amillərə işıq salmağa çalışa bilər.

Lau dedi: “Yaxın gələcəkdə, SC-nin elektron qarşılıqlı təsirlərlə oxşar şəkildə vasitəçilik edib-etmədiyini görmək üçün eyni metodu burulmuş çoxqatlı qrafenə də tətbiq etməyi planlaşdırırıq. Bir az irəlidə, SC, maqnetizm, elektron bərk cisimlər və s. kimi qeyri-ənənəvi fazalarda elektron qarşılıqlı təsirlərin rolunu anlamaq üçün bu metodu digər van der Waals materiallarına da tətbiq etməyi planlaşdırırıq.”

Növbəti tədqiqatlarının bir hissəsi olaraq, tədqiqatçılar inkişaf etdirdikləri nəzəriyyəni daha da təkmilləşdirməyi planlaşdırırlar. Onlar xüsusilə bükülmüş ikiqat təbəqəli qrafendə dielektrik ekranlamanın ikili rolunu daha yaxşı başa düşmək istəyirlər.

Qvineya və Ximeno-Pozo əlavə ediblər ki, “Sehrli bucağa yaxın və uzaq məsafədə dielektrik ekranlamanın əks təsirləri tək, vahid mexanizmdən daha mürəkkəb bir mənzərəyə işarə edir. Bu, müxtəlif cütləşmə mexanizmlərinin faza diaqramı boyunca rəqabət aparması və ya birlikdə mövcud olması və bükülmüş ikiqatlı qrafenin rejimdən asılı olaraq SC-yə birdən çox marşrut yerləşdirə bilməsi ehtimalını artırır.”

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 .