Большинство сверхпроводников, как большинство твердых частиц, прозрачно: их строения атома построены из периодически повторяющихся клеток. С 1980-х альтернативная форма тела, квазикристалл (королевский адвокат), стала видной.
Хотя у королевских адвокатов есть симметрия, как кристаллы, у них нет повторных единиц. Это отсутствие периодичности приводит к необычным электронным структурам. Теперь, в исследовании по своей природе Коммуникации, исследовательская группа во главе с Нагойским университетом обнаружила сверхпроводимость в королевском адвокате впервые.
Команда изучила сплав алюминия, цинка и магния. Прозрачная версия, как известно, является сверхпроводимостью. Однако структура Аль-Зн-Мг зависит от отношения этих трех элементов. Команда нашла, что Эл имел решающий эффект на свойства сплава.
Как изучают первые примечания автора Кейсуке Камии, «Когда мы уменьшили содержание Эла, сохраняя содержание Mg почти постоянным, критическая температура для сверхпроводимости сначала уменьшаемый постепенно от ~0.8 до ~0.2 K. Однако в 15%-м Эле, две вещи произошли: сплав, преобразованный в квазикристалл и критическую температуру, резко упал до ~0.05 K».Эта чрезвычайно низкая критическая температура, просто 1/20 степени выше абсолютного нуля, объясняет, почему сверхпроводимость в королевских адвокатах оказалась настолько трудной достигнуть. Тем не менее, сплав королевского адвоката показал две типичных особенности сверхпроводников: скачок в удельной теплоемкости при критической температуре и почти полное исключение магнитного потока из интерьера, известного как Эффект Мейснера.Суперпроводимость в обычных кристаллах теперь хорошо понята.
При достаточно низкой температуре отрицательно заряженные электроны преодолевают свое взаимное отвращение и привлекают друг друга, объединяясь в пары. Эти «Пары бондаря» соединяются в конденсат Боз-Эйнштейна, квантовое состояние вопроса с нулевым электрическим сопротивлением.
Однако привлекательность между электронами полагается на их взаимодействие с твердой решеткой, и обычная теория предполагает, что это – периодический кристалл, а не королевский адвокат.Для происхождения суперпроводимости в сплаве королевского адвоката команда рассмотрела три возможности. Самым экзотическим был «критический eigenstates»: специальные электронные состояния, только найденные около абсолютного нуля.
Электронные eigenstates расширены в кристаллах и локализованы в случайных твердых частицах, но пространственная степень критического eigenstates в королевских адвокатах – которые не являются ни периодическими, ни случайными – неясна. Однако команда исключила их на основе их измерений.
Это возвратилось парам Купера, или в расширенном или в менее – общее разнообразие «слабого сцепления». На самом деле сплав тесно напомнил типичный сверхпроводник слабого сцепления.
«Интересно, что сверхпроводимость этого сплава не была связана с его квазикристалличностью, но напомнила это в так называемых грязных кристаллах», говорит соответствующий автор Нориэки К. Сато. «Однако теория квазикристаллов также предсказывает другую форму суперпроводимости, на основе рекурсивной геометрии в королевских адвокатах. Мы полагаем, что есть большая вероятность, что рекурсивная сверхпроводимость делает, по крайней мере, некоторый вклад, и мы были бы счастливы наконец измерить его».