Enamik teadaolevaid ülijuhte töötavad absoluutse nulli lähedastel temperatuuridel. Ent osad materjalid muutuvad ülijuhtivaks juba temperatuuril 70 K (kelvin). Selliseid materjale nimetatakse kõrgtemperatuurseteks ülijuhtideks. Pekingi Hiina Teaduste Akadeemia teadlane Liling Sun uuris koos kaastöölistega kõrgtemperatuursete ülijuhtide perekonna vastset võsukest raud-seleniidi, ning avastas selle seninägemata topeltsiirde ülijuhtivasse olekusse progresseeruvalt kõrgematel rõhkudel. „Rõhk on hõlbus viis materjali elektrijuhtivuse muutmiseks. Materjali kokku surumisel vähenevad aatmoite vahekaugused, mille tulemusena avalduvad mitmed huvitavad nähtused,“ ütleb Sun.
Normaalrõhul on raud-seleniid ülijuhtiv temperatuuril 30 K. Teadlased pigistasid materjali 100 mikromeetri läbimõõduga ning 50 mikromeetri paksust monokristalli teemantteravikega kruustangide vahel. Tulemused vastasid teoreetilistele ennustustele – ülijuhtivus kadus 30 gigapaskalisel rõhul.
Üllatavaks osutus asjaolu, et ülijuhtivus taastus 11.5 gigapaskalise rõhu juures. „Kõrgem rõhk reindutseeris ülijuhtivuse. Sellist nähtust ei ole varem ülijuhtide tehnoloogias täheldatud,“ sõnab Sun. Edasisel rõhu kasvatamisel ülijuhtiva oleku temperatuurikriteerium tõusis, olles 12.5 GPa juures 48 K, mis on raud-seleniid ülijuhtide perekonna temperatuurirekord1.
Raud-seleniidide praktiliseks rakendamiseks tuleks aga ülijuhtiva oleku temperatuur tõsta 77 K-ni, vedela lämmastiku keemistemperatuurini. Töö autorite sõnul näitavad eksperimendid, et antud temperatuuri saavutamine võib olla reaalne eesmärk. Kaasautor Qi-Kun Xue kasvatas koos töörühmaga raud-seleen ülijuhi strontsium-titanaadi substraadile2. Loodetakse, et uus lähenemine annab tulemusi.
Massachusettsi osariigi Harvardi Ülikooli teadlase Subir Sachevi arvates võib Sue ootamatut tulemust põhjendada asjaoluga, et ioonvõre augud, ehk ioonivabad piirkonnad, jagatakse survestamisel ümber. Eraldisesivad eksperimendid on näidanud, et normaalrõhul on õhukesel raud-seleniidi eksemplaril kahetine iseloom. Materjalis on piirkond, mis on tugevate magnetomadustega ning sisaldab palju auke. Teine on aga ülijuhtiv, ühegi auguta piirkond3. „Kahe piirkonna vahel on ümbritseva keskkonna rõhu suhtes oluliselt erinevad funktsioonid. Näib, nagu tõrjuks miski materjali magnetilisi omadusi, lastes ülijuhtivusel prevaleerida,“ sõnab Sachdev. Sun plaanib koos kolleegidega uurida materjali omaduste rõhust sõltuvust neutron-hajumise teel. Nii on võimalik uurida, kas kristallvõre aukude ümberpaigutumine võiks materjali magnetomadusi muuta või mitte.
[1] Sun, L. et al. Nature advance online publication http://dx.doi.org/10.1038/nature10813 (2012).
[2] Wang, Q.-Y. et al. Preprint available at http://arxiv.org/abs/1201.5694 (2012).
[3] Li, W. et al. Nature Phys. 8, 126–130 (2012).
Allikas: Nature
Leave a Reply