Профессор Дэвид Хоторн, профессор Мишель Джинграс, докторант Эндрю Ачкэр и постдокторант доктор Чжихао Хао от Отдела Университета Уотерлу Физики и Астрономии экспериментально показали, что электронные облака в материалах сверхпроводимости могут хватать в выровненный и направленный заказ, названный nematicity.«Стало очевидно за прошлые несколько лет, что электроны, вовлеченные в сверхпроводимость, могут сформировать образцы, полосы или шахматные доски, и показать различные симметрии – выравнивающий предпочтительно вдоль одного направления», сказал профессор Хоторн. «У этих образцов и симметрий есть важные последствия для сверхпроводимости – они могут конкурировать, сосуществовать или возможно даже увеличить сверхпроводимость».Их результаты, изданные сегодня в журнале Science, представляют самые прямые экспериментальные доказательства на дату электронного nematicity как универсальная особенность в cuprate высокотемпературных сверхпроводниках.«В этом исследовании мы определяем некоторое неожиданное выравнивание электронов – открытие, которое, вероятно, универсально к сверхпроводникам высокой температуры и вовремя может закончиться быть ключевым компонентом проблемы», сказал профессор Хоторн.
Сверхпроводимость, способность материала провести электрический ток с нулевым сопротивлением, лучше всего описана как экзотическое государство в сверхпроводниках высокой температуры – бросающий вызов, чтобы предсказать, уже не говоря об объясняют.Ученые использовали новую технику, названную мягким рентгеном, рассеивающимся в канадском синхротроне Источника света в Саскатуне, чтобы исследовать электрон, рассеивающийся в определенных слоях в cuprate прозрачной структуре. Определенно, отдельный cuprate (CuO2) самолеты, где электронный nematicity происходит против прозрачных искажений, промежуточных самолеты CuO2.Электронный nematicity происходит, когда электронные орбитали присоединяются как серия прутов – ломка их однонаправленной симметрии кроме симметрии прозрачной структуры.
Термин «nematicity» обычно относится к тому, когда жидкие кристаллы спонтанно выравнивают под электрическим полем в жидкокристаллических дисплеях. В этом случае это – электронные орбитали, которые входят в нематическое государство, поскольку температура опускается ниже критической точки.Недавние прорывы в высокотемпературной сверхпроводимости показали сложное соревнование между суперпроводящим государством и заряжают колебания заказа волны плотности. Эти периодические колебания распределения электрических обвинений создают области, где связка электронов в высоком – против имеющих малую плотность облаков, явление, которое, как теперь признают, универсально к underdoped cuprates.
Результаты этого исследования показывают, что электронный nematicity также, вероятно, происходит в underdoped cuprates. Понимая отношение nematicity, чтобы зарядить заказ волны плотности, сверхпроводимость и прозрачная структура отдельного материала могли оказаться важными для идентификации происхождения сверхпроводимости и так называемых фаз псевдопромежутка.Авторы также нашли, что выбор допинга материала влияет на переход к нематическому государству.
Допанты, такие как стронций, лантан, и даже европий, добавленный к cuprate решетке, создают искажения в структуре решетки, которая может или усилить или ослабить nematicity и зарядить заказ волны плотности в слое CuO2.Хотя еще нет согласованного объяснения того, почему электронный nematicity происходит, это может в конечном счете представить другую кнопку, чтобы настроить поиски, чтобы достигнуть конечной цели сверхпроводника комнатной температуры.«Будущая работа займется, как электронный nematicity может быть настроен, возможно чтобы способствовать, изменив прозрачную структуру», говорит Боярышник.Hawthorn и Gingras – оба Члены канадского Института Перспективного исследования.
Gingras держит Канадский Стул Исследования в Теории Конденсированного вещества и Статистической Механике и проведенное время в Институте Периметра Теоретической Физики как исследователь посещения, в то время как эта работа выполнялась.Другие канадские сотрудники включают канадский Источник света и Х. Чжана и И.-Дж.
Ким из Университета Торонто.