Tym materiałem są kryształy ditellurku uranu. Jak wyjaśniają członkowie zespołu badawczego, którzy stoją za publikacją zamieszczoną na łamach Nature, podobnie jak zwierzęta klasyfikuje się na przykład jako ssaki, ptaki czy gady, tak materiały są przypisywane do kategorii takich jak izolator, półprzewodnik, przewodnik czy wreszcie nadprzewodnik.
Czytaj też: Jak wygląda lit? Dzięki temu akumulatory staną się bezpieczniejsze
Kluczem w tego typu klasyfikacjach okazują się niewidoczne gołym okiem interakcje elektronów, atomów i ich otoczenia. Sytuację nieco komplikuje fakt, że granice między materiałami są mniej wyraźne. Wystarczy obniżyć temperaturę, by dany materiał stał się nadprzewodnikiem, a wykorzystując pole magnetyczne można odwrócić ten proces.
Oczywiście należy mieć w pamięci ostatnie dokonania koreańskich naukowców, którzy stworzyli – jak sami przekonują – materiał osiągający nadprzewodnictwo w temperaturze pokojowej. Wokół ich dokonań rozgorzała gigantyczna dyskusja, ponieważ środowisko naukowe jest podzielone jeśli chodzi o wiarę w prawdziwość ich dokonań. Bez względu na to, czy ten wysoce pożądany stan faktycznie da się osiągnąć w warunkach otoczenia, nie ulega wątpliwości, że zapewnia on szereg korzyści.
Wpływając na warunki w skali nanoskopowej naukowcy są w stanie zyskiwać zaawansowane narzędzia do wizualizacji tego, co się dzieje. Czasami zdarza się, że pozornie nieznaczące zmiany prowadzą zapewniają bardzo nieoczekiwane efekty. Odkrywanie nowych stanów skupienia materii można porównać do świętego Graala w fizyce, a w długofalowej perspektywie mówi się nawet o zrozumieniu zachowania cząstek kwantowych na nowo.
Badania poświęcone nadprzewodnikom mogą prowadzić do lepszego zrozumienia cząstek kwantowych
Ostatnie ustalenia w tej sprawie są dziełem przedstawicieli University of Illinois, Uniwersytetu Maryland, Uniwersytetu Waszyngtona w St. Louis oraz National Institute of Standards and Technology. To właśnie oni śledzili fale ładunku w krysztale ditellurku uranu. Ich dokonania stanowiły inspirację dla innego zespołu, złożonego z naukowców z Cornell University.
W przypadku klasycznego przewodnictwa ruch elektronów może wystarczyć do przewidywania przewodnictwa w dużej mierze bez uwzględniania fizyki interakcji między elektronami. Nadprzewodnictwo obejmuje natomiast interakcje elektronów w celu utworzenia tzw. par Coopera. Ze względu na fakt, iż przebieg tego zjawiska może różnić się w zależności od materiału, to pojawiają się przez to wielorakie możliwości.
Za przykład można podać spin elektronu, który zazwyczaj jest zorientowany w górę lub w dół. Gdy dwa elektrony łączą się ze sobą, ich spiny mogą być skierowane w przeciwnych kierunkach lub w tym samym. Ten drugi wariant jest rzadko spotykany w przypadku nadprzewodnictwa, ale wszystko wskazuje na to, że występuje w ditellurku uranu. W celu zwizualizowania struktury badanego materiału, autorzy badań wykorzystali skaningowy mikroskop tunelowy.
Czytaj też: Mamy to! Chińczycy odtworzyli rewolucyjny nadprzewodnik (wideo)
Jak wykazały ekspertyzy, rozkład ładunku elektrycznego nie był jednolity. Nie musiało to jednak oznaczać niczego wyjątkowo zaskakującego, dlatego badacze przeprowadzili analizę Fouriera, na podstawie której stwierdzili, że fale gęstości ładunku były obecne przy niskich polach magnetycznych. Zanikały natomiast powyżej 10 Tesli, podobnie jak nadprzewodnictwo, co sugeruje, że oba te czynniki są ze sobą powiązane,
Jedno z wyjaśnień zakłada, iż fale gęstości ładunku powstają w związku z inną falą w materiale, składającą się z par Coopera. W grę wchodzą zmiany dwóch różnych właściwości, przy czym jedna dotyczy ładunku, podczas gdy druga – oddziałujących par elektronów. Takowe mogą również występować w innych nadprzewodnikach, a dalsze badania powinny pomóc w ich identyfikacji.
