science >> Wetenschap >  >> Fysica

Wanneer kristaltrillingen de innerlijke klok supergeleiding stimuleren

Supergeleiding is als een eldorado voor elektronen, omdat ze zonder weerstand door een geleider stromen. Echter, het komt alleen voor onder een zeer lage kritische temperatuur. Natuurkundigen geloven nu dat ze supergeleiding kunnen verbeteren - het idee is om de onderliggende fysieke verschijnselen extern aan te drijven door te veranderen hoe ionen trillen in het kristalrooster van het geleidermateriaal, genaamd fononen, interageren met elektronen die in het materiaal stromen. Andreas Komnik van de Universiteit van Heidelberg en Michael Thorwart van de Universiteit van Hamburg, Duitsland, de eenvoudigste theorie van supergeleiding aangepast om de gevolgen weer te geven van het extern aansturen van het optreden van fononen. Hun belangrijkste resultaat, gepubliceerd in EPJ B , is een eenvoudige formule die uitlegt hoe het theoretisch mogelijk is om de kritische temperatuur te verhogen met behulp van fononaandrijving.

De auteurs bestudeerden de allerbelangrijkste autocorrelatiefunctie van fononen in de supergeleiding BCS-theorie, vernoemd naar John Bardeen, Leon Cooper en John Robert Schrieffer. Supergeleiding wordt geïnduceerd door fononen die samenwerken om de elektronen samen te brengen in de zogenaamde Cooper-paren - tegen hun spontane neiging om elkaar af te stoten. In dit werk, de auteurs concentreerden zich op het scenario van een röntgenlichtveld dat de fononen doet rammelen. Ze realiseerden zich dat een soort rijden, die de trillingsfrequentie van de roosterplaatsen regelt, kan de koppeling van de elektronen ingrijpend veranderen.

Echter, elektronen en fononen volgen niet dezelfde interne klok. Dit betekent dat verandering in wat wordt gezien als een normaal tempo voor fononen, extreem traag overkomt voor elektronen. Om deze discrepantie weg te werken, de auteur bedacht een oplossing op basis van een slimme tijdmiddelingsprocedure in de BCS-vergelijkingen. Deze theoretische benadering, vonden de auteurs, onthult de gecontroleerde verhoging van de kritische temperatuur. Zo slaagden ze erin om de externe phonon-drive te integreren in de standaard BCS-theorie. Het voordeel is dat de kritische temperatuur kan worden berekend uit deze eenvoudige formule en kan, in theorie, aanzienlijk worden verhoogd met behulp van de rijprocedure. verrassend, de kritische temperatuur was zelfs nog hoger toen verdere verfijning van de vergelijkingen rekening hield met fonon-fonon-interacties.