 Электрический ток течет без сопротивления в сверхпроводящем состоянии благодаря удивительному перераспределению связывающих электронов и связанных с ним поведений электронов и атомов после замены некоторых атомов кобальта для железа в бариумном арсеноферрите.
Это открытие демонстрирует заметную роль связей (и связанных электронных колебаний) в возникновении сверхпроводимости в сплавах на основе железа. Это предполагает новый маршрут для нахождения более высокопроизводительных сверхпроводников за счет разработки и оптимизации плотности электронов между атомами в материале.
Поток тока в обычных металлах и других материалах, которые проводят электричество, состоит из электронов. Однако носители заряда рассеивается, когда они проводят электрический ток, в результате диссипации и потери энергии, как правило, в виде тепла. В сверхпроводнике электроны образуют пары, которые позволяют им двигаться через материал без сопротивления, устраняя потери энергии и, таким образом позволяя более эффективно использовать электроэнергию.
Проблемой в создании таких электронных пар является преодоление естественной тенденции отталкивания электронов друг от друга. Одним из решений является использование электронной поляризуемости, которое может принести к притягивающему взаимодействию между электронами, образуя таким образом пары и создавая потенциал для потока без потерь. Такой механизм был предложен почти пять десятилетий назад, но он никогда не был экспериментально проверен. С помощью электронной дифракции с субатомной точностью, ученые Брукхейвенской национальной лаборатории наметили перераспределение орбитальных электронов в бариумном арсеноферрите, с замещением и без замещения кобальта.
Результаты показали заметное увеличение в распределении заряда вокруг атомов железа и мышьяка по мере того, как кобальт был включены в материал. Электронно-спектроскопия потерь энергии была проведена для определения эффекта несущего впрыска замещения кобальта, а функционал плотности был использован для моделирования поведения электронов и атомов. Индуцированное перераспределение заряда вокруг атомов железа и мышьяка после кобальта замещения предполагает, что сильно связаны электроны и заряд разделения может обеспечить новый механизм высокотемпературной сверхпроводимости. Эти результаты могут привести к разработке новых сверхпроводников.
|
