Els científics que dibuixen les característiques quàntiques dels superconductors, que són materials que condueixen electricitat sense perdre energia, han entrat en una nova exploració. Mitjançant les eines OASIS del Laboratori Nacional de Brookhaven del Departament d'Energia dels Estats Units, han descobert detalls, que anteriorment eren inaccessibles del "diagrama de fase" d'un dels superconductors "d'alta temperatura" més coneguts. Les dades, que recentment han estat mapejades, inclouen senyals del que passa quan la superconductivitat s'esvaeix.
La superconductivitat, pot semblar dolenta, però per estudiar algun fenomen, sempre és bo poder-lo apropar des del seu origen. Si es te l'oportunitat de veure com desapareix la superconductivitat, això al seu torn, podria donar una idea del que causa la superconductivitat.
Obrir els secrets de la superconductivitat farà front als reptes energètics. Els materials capaços de transportar corrents a llargues distàncies, sense pèrdua, revolucionarien el transport de la potència elèctrica, eliminarien la necessitat de refrigerar centres de dades i, per exemple, generarien noves formes d'emmagatzematge d'energia. Actualment, els superconductors més coneguts, s'han de mantenir molt freds. Així, els científics han intentat comprendre les característiques clau que causen la superconductivitat en aquests materials amb l'objectiu de descobrir o crear nous materials que puguin funcionar a temperatures més pràctiques per a aquestes aplicacions quotidianes.
L'equip de Brookhaven estudia un conegut superconductor d'alta temperatura fet de capes que inclouen òxid de bismut, òxid d'estronci, calci i òxid de coure (abreujat com BSCCO). Quan es va analitzar l'estructura electrònica de la superfície, es van veure signes reveladors de superconductivitat a una temperatura de transició (Tc) de 94 Kelvin (-179 graus centígrads), la temperatura més alta a la qual s'estableix la superconductivitat d'aquest material.
L'equip després va escalfar mostres en ozó (O3) i va trobar que podien aconseguir nivells elevats de dopatge i explorar prèviament, parts inexplorades del diagrama de fase d'aquest material, que és un gràfic de tipus de mapa que mostra com el material canvia les propietats a diferents temperatures sota diferents condicions. En aquest cas, la variable a la qual els científics estaven interessats es van afegir algunes càrregues vacants, o "forats" o "dopats" en el material per l'exposició a l'ozó. Els forats faciliten el flux del corrent donant les càrregues (electrons).
Per aquest material, si es comença amb el cristall del compost 'pare', que és un aïllant (que no significa conductivitat), la introducció dels forats produeix superconductivitat. A mesura que s'afegeixen més forats, la superconductivitat es fa més forta i a temperatures més altes fins a un màxim de 94 Kelvin. Després, amb més forats, el material es transforma en un "sobre-dopat ", i la Tc baixa, per aquest material, a 50 K.
Fins a aquest estudi, no es sabia perquè no es podia obtenir cristalls dopats per sobre d'aquest nivell. Però amb aquestes noves dades, porten a un punt de dopatge molt més enllà del límit anterior, fins a un punt en què la Tc no es pot mesurar. Això vol dir que ara es pot explorar tota la corba de superconductivitat en forma de cúpula en aquest material, cosa que no s'havia fet abans.
L'equip va crear mostres escalfades en el buit i en ozó, també, va traçar punts al llarg de tota la cúpula superconductora. Es va descobrir algunes característiques interessants del diagrama de fase.
Es va veure que les coses es fan molt més senzilles. Algunes de les característiques del quirkier que hi ha al costat connegut del mapa i que dificulten la comprensió sobre la superconductivitat d'alta temperatura, com ara un "pseudogap" en la signatura electrònica i variacions en la densitat de partícules i de càrrega, desapareixen a l'altgra banda de la gràfica.
Aquest costat del diagrama de fase, és una mica semblant al que s'espera veure en una superconductivitat més convencional. Quan la superconductivitat està lliure d'aquestes altres coses que compliquen la imatge, el que queda és la superconductivitat que possiblement, no sigui poc convencional. Encara es podría no saber el seu origen, però en aquest costat del diagrama de fase, sembla que la teoria es pot gestionar amb més facilitat i ofereix una manera més senzilla de veure el problema per intentar entendre què està passant.
Font: Brookhaven National Laboratory
Cap comentari:
Publica un comentari a l'entrada