Das Team entdeckt, was einst über Supraleiter unmöglich war

Das Team entdeckt, was einst über Supraleiter unmöglich war

Ein Team von Forschern der Universität von British Columbia, koordiniert von Physics Assoc. Prof. Andrea Damascelli hat es geschafft, eine Technik zu entwickeln, die die Anzahl der Elektronen von der Oberfläche eines Hochtemperatursupraleiters kontrolliert. Dieses Verfahren wurde in den letzten 20 Jahren als unmöglich angesehen.

Das Team hat Kaliumatome auf der Oberfläche eines Stücks supraleitenden Kupferoxids abgeschieden. Es ist bekannt, dass kürzlich entdeckt wurde, dass nicht nur Kupferoxidmaterialien als Supraleiter hergestellt werden können, sondern auch das Eisen diese Eigenschaft aufweist. Dieser Kontrollansatz erlaubt es den Wissenschaftlern, die Anzahl der Elektronen auf ultradünnen Materialschichten in einer kontinuierlichen Materie zu manipulieren.

Supraleitung tritt in Kupferoxidmaterialien bei sehr niedrigen Temperaturen auf. Hochtemperatur-Supraleiter sind eine Klasse von Materialien, die in der Lage sind, Elektrizität mit sehr niedrigem Widerstand bei Temperaturen von bis zu -140 Grad Celsius zu leiten (was als "hoch" für supraleitende Fähigkeiten angesehen wird).

"Die Entwicklung von zukünftiger Elektronik, wie zum Beispiel Quantencomputerchips, hängt von extrem dünnen Materialschichten ab", sagt Damascelli, kanadischer Forschungslehrer für die elektronische Struktur von Festkörpern.

"Extrem dünne Schichten und Oberflächen supraleitender Materialien weisen gegenüber dem Rest des Materials sehr unterschiedliche Eigenschaften auf. Es ist beobachtet worden, dass sich Elektronen neu ordnen, was es für Wissenschaftler unmöglich macht, zu studieren ", sagt Damascelli. "In den letzten Jahren wurde deutlich, dass dieses Phänomen sowohl die Herausforderung als auch der Schlüssel zu großen Fortschritten in der Supraleiterforschung ist.

"Die neue Technik öffnet die Tür für systematische Studien nicht nur von Hochtemperatur-Supraleitern, sondern auch von vielen anderen Materialien, bei denen Oberflächen und Grenzflächen die physikalischen Eigenschaften steuern", sagt Damascelli. "Die Steuerung von Oberflächen und Grenzflächen spielt eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung von Anwendungen wie Brennstoffzellen und verlustfreien Stromleitungen und kann zu neuen Materialien insgesamt führen."

Die getesteten Supraleiter von Damascelli sind die derzeit reinsten Proben, die von den Physikern Doug Bonn, Ruixing Liang und Walter Hardy bei UBC produziert wurden.

Die Studie wurde teilweise am Synchrotron Advanced Light Source aus Kalifornien durchgeführt. Das Design und die Erforschung neuartiger komplexer Materialien für Technologien der nächsten Generation werden im Quantum Materials Spectroscopy Center durchgeführt, das derzeit an der kanadischen Lichtquelle in Saskatoon unter der Leitung von Damascelli gebaut wird.

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