Предложено новое теоретическое обоснование сверхпроводимости

-->

Материалы, называемые сверхпроводниками, имеют нулевое значение удельного электрического сопротивления при температурах ниже критического значения (Tc). Вот уже два десятка лет ученые стремятся описать природу этого явления и определить факторы, с помощью которых можно создавать сверхпроводники с наиболее высокими значениями Tc.

Существует основное положение о возникновении сверхпроводящих состояний, которое основано на теории образования электронных (куперовских) пар. В «обычных» сверхпроводниках с Tc не превышающей 30 K (-243° C) образование таких пар приписывается взаимодействию электронов внутри кристаллической решетки материала. Однако по прошествии 20 лет упорных, но не увенчавшихся серьезными успехами стараний ученых увеличить температуру перехода в сверхпроводящее состояние купратных материалов, имеющих наиболее высокие – до 150 K (-123 °C) значения Tc, возникла необходимость создания более современной и полной теории, а также поиска новых факторов, обуславливающих сверхпроводимость.

Несколько месяцев назад была открыта еще одна группа сверхпроводников – железосодержащих соединений, которые представляют собой пниктиды (соединения редкоземельных элементов с элементами V группы периодической системы Менделеева, в которую входят азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут). Tc таких материалов оказалась относительно высокой: до 55 K (-218° C). С целью определения, происходит ли в этих железосодержащих материалах переход в сверхпроводящее состояние по известному механизму образования электронных пар, ученые японского исследовательского центра RIKEN создали теоретическую модель для выявления причин возникновения сверхпроводимости и описания процессов, происходящих при этом в сверхпроводнике: (Unconventional Pairing Originating from the Disconnected Fermi Surfaces of Superconducting LaFeAsO1–xFx).

К исследованию приступили с рассмотрения свойств первого члена нового сверхпроводящего семейства материалов – LaFeAsO1–xFx. Перед тем, как начать моделирование образования электронных пар, необходимо было создать электронную модель, описывающую состояния низких энергий в материале.

Model.jpgНа рисунке изображена шарико-стержневая (ball and stick) модель структуры LaFeAsO. Различными цветами здесь обозначены различные атомы: зеленый La, красный O, темно-красный As). Структура переменного состава LaFeAsO1–xFx получается при частичном замещении атомов кислорода атомами фтора

Один из участников этой работы Риотаро Арита (Ryotaro Arita) объясняет: «Электронная структура фазы LaFeAsO1–xFx является гораздо более сложной, чем структура известных сверхпроводящих купратных соединений [например, YBa2Cu3O7-х]. В купратах, как принято считать, задействована только одна из пяти внешних орбиталей меди, а в сверхпроводящих структурах LaFeAsO1–xFx, как показали наши исследования, в эффективной модели задействованы все пять внешних орбиталей железа».

Вторая часть работы была посвящена поиску наиболее предпочтительных состояний симметрии для моделируемых электронных пар. Был найден эффект так называемого «расширенного» попреречного (s-wave) спаривания электронов – включения во взаимодействие соседних электронов, и вероятно, преобладающий в данных структурах.

Описанные результаты получены с помощью метода приближения случайных фаз (random phase approximation, RPA) – общего, и в то же время относительно несложного подхода к описанию множественных взаимодействий. «Безусловно, мы не совсем удовлетворены возможностями RPA, и несомненно попытаемся перейти на новый уровень расчетов, – комментирует Арита. – Между тем, созданная нами модель вполне допустима для изучения механизмов и свойств сверхпроводящих состояний железосодержащих пниктидов. Я думаю, что полученная с помощью нашей модели и опубликованная информация является очень важной в области исследования сверхпроводимости».

Мария Костюкова

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 3.9 (8 votes)
Источник(и):

New theoretical model allows the study of the origin of superconductivity in iron-based materials



Anonymous аватар

Уральскими учеными УГТУ-УПИ (Екатеринбург) создана мультиэлектронная теория, устанавливающая свойства комнатнотемпературного сверхпроводника на основе новой квантовой частицы- мультиэлектрона. В ФГУП НИИЭТ г.Воронеж получен комнатный сверхпроводник, соответствующий рекомендациям мультиэлектронной теории.

Anonymous аватар

Videofilm of demonstration of superconductivity at a room temperature http://narod.ru/…%B0.wmv.html