Sciencemag.cz
Doporučujeme
Dvojce elektronů, tzv. Cooperovy páry, odpovídají za supravodivost, ale současně mohou vytvářet i superizolátory, kde materiálem proud neprochází vůbec. Vědci se až dosud domnívali, že dvojice elektronů (které můžeme považovat za jedinou částici s celočíselným spinem, pseudoboson) mohou vytvářet právě pouze takové „totální“ stavy elektrické vodivosti, nic mezi tím. Nový výzkum má ale ukazovat, že výsledkem mohou být i látky „normálně“ vodivé, jako kovy. Příslušné látky, „kovy“ s Cooperovými páry (Cooper pair metal), můžeme s trochou nadsázky pokládat i za nový, dosud neznámý stav hmoty.
Až dosud existovaly náznaky, že by podobný stav mohl existovat v tenkých vrstvách supravodivých látek ochlazovaných k teplotě supravodivosti. Nynější experimentální zjištění sice potvrzuje, že za přenos elektrického náboje jsou zde opravdu odpovědné Cooperovy páry, teoreticky tomuto jevu ale nerozumíme.
Jak to, že Coperovy páry mohou stejně dobře vytvářet supravodiče i superizolátory? Protože jsou to bosony, mohou pak sdílet stejný stav a chovat „koordinovaně“. Mohou se takto pohybovat snižovat odpor až k nule, nebo naopak vytvářet izolované ostrovy, přes které elektrony nemohou proniknout dominovým efektem. „Normální“ vodivost kovového typu by ale podle teorie bosony právě umožňovat neměly.
Zvláštní vlastnosti spojené s Cooperovými páry byly nyní detekovány u tenké vrstvy supravodivého materiálu YBCO (oxid ytria, barya a mědi, YBa2Cu3O7). Jim Valles a Jimmy Xu z Brown University a jejich čínští kolegové v materiálu vytvořili miniaturní díry, kolem kterých se pohybovaly elektrony. Následné výpočty pak vedly k závěru, že základní jednotka přenášející náboj nese náboje dva, půjde tedy zřejmě o Cooperův pár. YBCO je supravodivý pod 181 °C, kovová fáze začíná těsně nad touto teplotou, což už by mělo umožňovat příslušný stav hmoty celkem snadno zkoumat pomocí spektroskopie apod. analytických technik.
Jak dále uvádí tisková zpráva Brown University, bosony mají oproti elektronům zdůrazněn vlnový charakter se všemi souvisejícími jevy, jako je interference. Možná, že tyto vlastnosti by se daly nějak vyžívat i při přenosu elektrického náboje v budoucí elektronice.
Chao Yang et al, Intermediate bosonic metallic state in the superconductor-insulator transition, Science (2019). DOI: 10.1126/science.aax5798
Zdroj: Brown University/Phys.org
