De conventionele wijsheid van supergeleiding is dat het een toestand is met een DC-weerstand van nul, dat wil zeggen een oneindige DC-geleiding. Dit paradigma is echter uitgedaagd door de ontdekking van supergeleiders bij hoge temperaturen (cuprates), die zelfs in supergeleidende toestand een eindige gelijkstroomweerstand vertonen. Dit ongebruikelijke gedrag heeft geleid tot een nieuw begrip van supergeleiding in deze materialen, waarbij de wisselwerking tussen elektronische correlaties, kwantumfluctuaties en wanorde betrokken is.

In dit nieuwe beeld wordt de supergeleidende toestand in cuprates gekenmerkt door de aanwezigheid van concurrerende orders, zoals ladingsvolgorde en spinvolgorde. Deze concurrerende ordes leiden tot de vorming van elektronische plassen of clusters, waar supergeleiding naast andere soorten ordes kan bestaan. De grenzen tussen deze plassen zijn resistief, wat aanleiding geeft tot een eindige gelijkstroomweerstand in de supergeleidende toestand.

De kracht van deze concurrerende ordes en de omvang van de supergeleidende plassen worden bepaald door verschillende factoren, waaronder doping, temperatuur en magnetisch veld. Door deze parameters af te stemmen, is het mogelijk de hoeveelheid wanorde en de mate van elektronische correlaties te beheersen, die op hun beurt de supergeleidende eigenschappen van het materiaal beïnvloeden.

Dit nieuwe begrip van supergeleiding in cuprates biedt een raamwerk voor het begrijpen van de afwijkende eigenschappen van deze materialen en suggereert nieuwe manieren om materialen te ontwerpen met nog hogere supergeleidende overgangstemperaturen en verbeterde prestaties.

Hier volgt een meer gedetailleerde uitleg van de belangrijkste concepten:

Elektronische plassen :

In cuprates is de supergeleidende toestand niet uniform. In plaats daarvan bestaat het uit kleine gebieden, plassen genoemd, waar supergeleiding naast andere soorten ordening bestaat, zoals de ladingsvolgorde of de spinvolgorde. De grootte en vorm van deze plassen zijn afhankelijk van het materiaal en de omstandigheden waaronder het supergeleiding is.

Concurrerende bestellingen :

De vorming van elektronische plassen is het resultaat van de concurrerende interacties tussen elektronen in cuprates. Deze interacties omvatten Coulomb-afstoting, elektron-fononkoppeling en magnetische uitwisselingsinteracties. De relatieve sterkte van deze interacties bepaalt het type orde dat het materiaal domineert. In sommige gevallen kan supergeleiding naast andere ordes bestaan, terwijl deze in andere gevallen volledig wordt onderdrukt.

Stoornis :

Stoornis speelt een cruciale rol in de eigenschappen van cuprates. Het kan worden veroorzaakt door onzuiverheden, defecten of zelfs thermische schommelingen. Wanorde kan de vorming van elektronische plassen verstoren en leiden tot een verlaging van de supergeleidende overgangstemperatuur. In sommige gevallen kan wanorde echter ook leiden tot supergeleiding in materialen die anders niet-supergeleidend zouden zijn.

Door de wisselwerking tussen elektronische correlaties, kwantumfluctuaties en wanorde te begrijpen, kunnen we een dieper inzicht krijgen in de onconventionele supergeleiding in cuprates en ontwerpmaterialen met verbeterde eigenschappen.