_ Noua teorie explică magnetic tendințe în supraconductori de înaltă temperatură

În aproape orice situație în care este utilizată electricitate, fie că este vorba de iluminarea unui dormitor noaptea, de păstrarea alimentelor congelate la rece sau de alimentarea unei mașini care duce navetiștii la serviciu , o parte din acea energie electrică se pierde sub formă de căldură. Aceasta se numește rezistență. Materialele cu rezistență mai mică sunt mai bune la conducerea electricității, în timp ce materialele cu rezistență mai mare sunt mai proaste.

Deși aproape toți conductorii prezintă o anumită rezistență, există unele materiale care nu au nicio rezistență electrică. Aceștia se numesc supraconductori, iar proprietățile lor unice sunt folosite în tehnologii, de la imagistica prin rezonanță magnetică (IRM) până la trenuri cu levitație.

Cu toate acestea, majoritatea supraconductorilor supraconduc doar atunci când sunt reci – cu adevărat reci. Chiar și așa-numitele supraconductoare „de temperatură înaltă” trebuie răcite cu azot lichid la aproximativ -200 de grade Celsius pentru a funcționa.

Acea nevoie de răcire intensă adaugă o complicație mare la utilizarea supraconductoarelor. De zeci de ani, cercetătorii au căutat supraconductori care funcționează la temperatura camerei. În prezent, la presiunea atmosferică normală, clasa supraconductoarelor de înaltă temperatură cunoscută sub numele de cuprați — compuși care conțin atât atomi de cupru, cât și atomi de oxigen — se apropie cel mai mult, cupratul cu cele mai bune performanțe fiind capabil să supraconduiască la temperaturi la fel de „calde” ca -140 de grade Celsius. .

Întrucât -140 de grade Celsius este încă destul de rece, este un drum lung de parcurs înainte ca cuprații să poată fi numiți supraconductori la temperatura camerei, iar avansarea ulterioară a acestor supraconductori a fost împiedicată de faptul că nimeni nu a descoperit cum funcționează supraconductorii cuprați.

Dar acum, cercetătorii din grupul lui Garnet Chan, profesor de chimie Bren de la Caltech, au dezvoltat o teorie care explică unele dintre proprietățile magnetice ale supraconductorilor cuprați. Materialele supraconductoare cuprate prezintă un efect de strat, în care proprietățile lor magnetice și supraconductoare sunt îmbunătățite pe măsură ce mai multe straturi ale atomilor constituenți de cupru și oxigen sunt reunite.

Într-o lucrare publicată în revista Science, Chan și coautorii săi explicați cum efectul stratului magnetic apare din fluctuațiile electronilor dintre atomii de cupru și de oxigen și atomii lor din jur.

„Acesta este un prim pas către înțelegerea principiilor care guvernează din spatele efectului stratului supraconductor și ce controlează temperatura supraconductoare în supraconductori în general”, spune Zhihao Cui, student absolvent la chimie și primul autor al studiului.

Lucrul este intitulat „Sistematic electronic structure in the cuprate parent state from quantum many-body simulations”. și apare în numărul din 8 septembrie a revistei Science.

(Fluierul)