Сверхпроводники, характеризующиеся нулевым электрическим сопротивлением или, альтернативно, их способностью полностью устранять внешние магнитные поля, имеют захватывающие перспективы как для фундаментальной физики, так и для приложений электронной.грамм., сверхпроводящие катушки для магнитов. Это явление можно понять, рассматривая высокоупорядоченную взаимосвязь между электронами системы; из-за когерентности всей системы электроны образуют связанные пары и текут без столкновений, как коллектив, что приводит к идеальному проводящему состоянию без диссипации энергии.
Однако после введения магнитного поля электроны больше не могут поддерживать свою когерентную связь, и сверхпроводимость теряется. Для данной температуры максимальное магнитное поле, при котором материал остается сверхпроводящим, известно как критическое поле.
Часто эти критические точки отмечены фазовыми переходами.
Если изменение резкое, как в случае таяния льда, это переход первого рода. Если переход происходит постепенно и непрерывно за счет роста вызывающих изменения флуктуаций, распространяющихся на всю систему, он называется переходом второго рода. Изучение пути перехода сверхпроводников в критическое поле может дать представление о задействованных квантовых процессах и позволяет нам разрабатывать более умные сверхпроводники (СЭ) для применения в передовых технологиях.
Интересно, что двумерные сверхпроводники (2DSC) являются идеальными кандидатами для изучения этого типа фазовых переходов, и одним из таких новых кандидатов является моноблочный слой NbSe2.
Поскольку меньший размер (толщина) сверхпроводника подразумевает меньшее количество возможных партнеров для электронов для образования сверхпроводящих пар, наименьшее возмущение может вызвать фазовый переход. Кроме того, 2DSC актуален с точки зрения приложений в малой электронике.
В таких материалах увеличение приложенного магнитного поля выше критического значения приводит к нечеткому состоянию, в котором магнитное поле проникает в материал, но сопротивление по-прежнему минимально. Только при дальнейшем увеличении магнитного поля сверхпроводимость разрушается. Материал представляет собой обычный изолятор.
Это называется фазовым переходом из сверхпроводника в диэлектрик. Поскольку это явление наблюдается при очень низких температурах, квантовые флуктуации в системе становятся сравнимыми с классическими тепловыми флуктуациями или даже превышают их. Поэтому это называется квантовым фазовым переходом.
Чтобы понять путь фазового перехода, а также нечеткое или смешанное состояние, которое существует между критическими значениями напряженности поля в ультратонком сверхпроводнике NbSe2, группа исследователей измерила магнитосопротивление материала или реакцию удельного сопротивления СК при воздействии внешних факторов. магнитное поле. Короче говоря, проф. Свидетельство Ичинокура резюмирует: «Используя четырехточечный зонд, мы оценили критическое магнитное поле на соответствующих квантовых фазовых границах в однослойном NbSe2.«Они обнаружили, что при приложении к космическому аппарату небольшого магнитного поля когерентный поток электронов прерывается, но электронные пары все еще остаются. Это связано с движением вихрей; движущиеся вихри создают конечное сопротивление.
Происхождение этого минимального сопротивления было интерпретировано как переход материала в особое металлическое состояние, называемое бозе-металлом (BM), которое переходило в изолирующее состояние при дальнейшем увеличении магнитного поля. Команда также обнаружила, что переход между нормальным и SC-состояниями около критической температуры был вызван квантовыми флуктуациями, которые также отражают аналогичный многопереходный путь. В восторге от результатов, проф. Ичинокура комментирует: «Масштабный анализ, основанный на модели бозе-металла, объяснил двухступенчатый переход, предполагая существование бозонного основного состояния."
Это исследование поддерживает теоретические утверждения о многофазных переходах в сверхпроводниках благодаря самому тонкому образцу атомной толщины и расширяет границы исследований. На этот раз это переходный путь, полученный в результате исследования колеблющихся вихрей; Куда нас отсюда заглянет в вихрь??
Только наука скажет!