Φυσικοί αποκαλύπτουν νέα ανταγωνιστική κατάσταση ύλης σε υπεραγώγιμο υλικό

Ομάδα πειραματιστών στο Εργαστήριο Ames του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ και θεωρητικοί στο Πανεπιστήμιο της Alabama στο Birmingham ανακάλυψαν μια εξαιρετικά μακρόβια νέα κατάσταση ύλης σε έναν υπεραγωγό ένωσης με βάση το σίδηρο (iron pnictide) που περιλαμβάνει οξυγόνο και πνυκτογόνο [της ομάδας 15 του περιοδικού πίνακα] και ένα ή περισσότερα άλλα στοιχεία. Η νέα κατάσταση ύλης αποκαλύπτει μια επαγόμενη από λέιζερ διαμόρφωση συλλογικών συμπεριφορών που ανταγωνίζονται με την υπεραγωγιμότητα.

«Η υπεραγωγιμότητα είναι μια περίεργη κατάσταση της ύλης στην οποία η σύζευξη των ηλεκτρονίων τα κάνει να κινούνται ταχύτερα», είπε ο Jigang Wang, φυσικός στο Εργαστήριο Ames και καθηγητής στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Iowa. «Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα που προσπαθούμε να λύσουμε είναι πώς διαφορετικές καταστάσεις σε ένα υλικό ανταγωνίζονται για αυτά τα ηλεκτρόνια και πώς να ισορροπήσει ανταγωνισμός και συνεργασία για να αυξήσει η θερμοκρασία στην οποία αναδύεται η κατάσταση υπεραγωγιμότητας».

Για να κάνουν μια προσεκτικότερη παρατήρηση, ο Wang και η ομάδα του χρησιμοποίησαν παλμούς λέιζερ με λιγότερο από ένα τρισεκατομμυριαστό του δευτερολέπτου με τον ίδιο τρόπο όπως το φωτογραφικό φλας, για να πάρουν μια σειρά από στιγμιότυπα. Αποκαλούμενη φασματοσκοπία terahertz, η τεχνική αυτή μπορεί να θεωρηθεί ως «λέιζερ στροβοσκοπική φωτογράφιση» όπου πολύ γρήγορες εικόνες αποκαλύπτουν την ανεπαίσθητη κίνηση των συζευγμένων ηλεκτρονίων μέσα στο υλικό χρησιμοποιώντας μεγάλου μήκους κύματος μακράν του υπερύθρου φως.

«Η ικανότητα να δούμε σε πραγματικό χρόνο αυτή τη δυναμική και τις διακυμάνσεις είναι ένας δρόμος να τους κατανοήσουμε καλύτερα, έτσι ώστε να μπορούμε να δημιουργήσουμε καλύτερα υπεραγώγιμα ηλεκτρονικά και ενεργειακά αποδοτικές συσκευές», είπε ο Wang. Η έρευνα παρουσιάζεται αναλυτικότερα σε δημοσίευση στο περιοδικό Physical Review Letters.