Sciencemag.cz
Doporučujeme
V předcházejících letech se podařilo objevit první supravodivé materiály na bázi oxidů niklu. Krystalová struktura těchto látek se blíží oxidům mědi (kuprátům), tedy materiálům, které prozatím z hlediska vysokoteplotní supravodivosti drží rekord, alespoň za normálního tlaku. Analogie ale zřejmě neznamená, že za supravodivostí kuprátů a oxidů niklu (nikelátů) stojí stejné chování elektronů.
Vědci ze SLAC National Accelerator Laboratory (provozovatel urychlovače, spadá pod ministerstvo energetiky USA) a Stanford University nyní strukturu oxidů niklu detailně popsali pomocí dvou speciálních technik: rentgenové absorpční spektroskopie (X-ray absorption spectroscopy, XAS) a rezonančního nepružného rentgenového rozptylu (resonant inelastic X-ray scattering, RIXS).
Kupráty a nikeláty jsou supravodivé v tenkých vrstvách, mezi nimiž se nacházejí jiné látky, například ionty prvků vzácných zemin (skandium, yttrium, lanthanoidy). Kupráty jsou ve svém běžném stavu nicméně izoláty, i za příslušné teploty vyžaduje supravodivost přidání dalších elektronů (dopování). Elektrony se pak pohybují v rámci jedné vrstvy, jen výjimečně procházejí přes oddělující prvky do sousední vrstvy oxidu mědi.
Nový výzkum ukázal, že u nikelátů je všechno jinak. Elektrony jsou zde mobilní už v základním stavu, bez dopingu. Oddělující vrstvy navíc interagují přímo s nikeláty a poskytují jim i vlastní elektrony. Trojrozměrná struktura se zcela liší od oxidů mědi a je pro elektrony celkově propustná.
Z toho vyplývá, že celkově jsou mechanismy odpovídající za supravodivost u obou sloučenin různé, a to i přes určitou podobnost nikelátů a kuprátů z hlediska jejich struktury. Podobný mechanismus jako ten nově objevený u nikelátů bychom mohli cíleně hledat i u dalších potenciálně supravodivých sloučenin. Výzkum supravodivosti postupuje vpřed navzdory tomu, že nemáme žádnou univerzální teorii, ba co víc, s každým dalším objevem se vše naopak spíš dále zamotává.
M. Hepting et al. Electronic structure of the parent compound of superconducting infinite-layer nickelates, Nature Materials (2020). DOI: 10.1038/s41563-019-0585-z
Zdroj: SLAC National Accelerator Laboratory/Phys.org
Viz také: Supravodivé sloučeniny niklu
(zde se popisuje, že nikeláty se od jiných supravodičů odlišují i magnetickými vlastnostmi)
Poznámka PH: Nikeláty nebo nikláty? Druhé se mi moc nelíbí, jako by šlo o soli, ne oxidy. Nikeláty zase „není česky“.
