Les physiciens ont reçu un nouvel état de la matière qui peut éclairer les secrets des supraconducteurs

Une équipe internationale de scientifiques dirigée par Cosmas Prasides de l'Université de Tokohu au Japon a présenté au public de nouveaux matériaux avec une incroyable opportunité de passer à différents états - diélectrique, supraconducteur, métal, aimant et même un état agrégat jusqu'alors inconnu.

La science connaît déjà plusieurs états de la matière. En plus des matériaux scolaires solides, liquides et gazeux, il existe également du plasma, des liquides et des solides superfluides , du condensat de Bose-Einstein, du plasma de quark-gluon, du glazma, du fluide supercritique et plusieurs autres options exotiques que seuls les physiciens connaissent. La plupart des conditions ne se trouvent pratiquement pas dans le milieu naturel et ont été obtenues en laboratoire.

Parmi eux se trouve un nouvel état dans lequel le matériau obtenu à partir de molécules de carbone 60, connues sous le nom de fullerènes ou buckyballs, peut passer. Ce sont des polyèdres fermés convexes ressemblant à un ballon de football.



Les boules sont aromatisées avec des atomes de rubidium, qui régulent la distance entre les buckyballs et affectent les propriétés du matériau. Grâce à eux, une substance peut notamment se transférer dans un nouvel état appelé métal Jahn-Teller, en l'honneur de l'effet Jahn-Teller , qui est associé à l'interaction des états orbitaux des électrons et des distorsions du champ cristallin du réseau. En gros, une augmentation de la pression dans un matériau entraîne une forte augmentation de sa conductivité électrique.

Ce n'est que dans ce cas que le contrôle de la pression est effectué non pas physiquement, à l'aide d'un étau et de presses, mais chimiquement - en changeant la composition de la substance, qui régule les distances entre ses molécules et, en fait, émule un changement de pression. Dans ce cas, à l'état de transition, la substance devient similaire à la fois au diélectrique et au conducteur.



«Ce qui nous surprend dans cette transition entre le métal et le diélectrique, c'est un état limite qui n'a jamais été observé auparavant», écrit l'éditeur Physics World . - Les chercheurs ont appelé cet état «métal Jahn-Teller», car lors de l'examen d'une substance par spectroscopie infrarouge, il est clair que la forme des fullerènes est déformée, ce qui ne se produit généralement que dans les diélectriques. Dans ce cas, la mesure de la résonance magnétique nucléairemontre que les électrons sautent d'une molécule à l'autre, ce qui est le signe d'un conducteur. "

La supraconductivité dans les matériaux apparaît en raison de l'effet de l'interaction par paire d'électrons, unis dans ce qu'on appelle " Cooper couples ." Pour les supraconducteurs «ordinaires», cet effet a été assez bien étudié - l' interaction électron- phonon y a lieu (l'interaction des électrons avec les quasiparticules - les quanta de vibration du réseau quantique). En conséquence, des paires d'électrons commencent à s'attirer. Tout cela se produit à des températures extrêmement basses.

Dans le matériau étudié, la supraconductivité est apparue à une température de 35 K, et juste dans cet état intermédiaire, qui était appelé le métal Jahn-Teller. Les scientifiques ne connaissent toujours pas le mécanisme d'apparition des paires d'électrons dans cet état - il est clair qu'il diffère des mécanismes des supraconducteurs "ordinaires". Matthew Rosseynsky, l'un des chercheurs de l'équipe, a comparé le comportement de cette substance avec des cuprates, des supraconducteurs à haute température . La température maximale à laquelle la supraconductivité a été observée pour les cuprates (135K) a été obtenue pour la substance HgBa2Ca2Cu3O8 + x, découverte en 1993 par des physiciens de l'Université d'État de Moscou Putilin et Antipov.

Une étude plus approfondie des propriétés du nouveau matériau est potentiellement capable de faire la lumière sur les propriétés des supraconducteurs et, à l'avenir, pourrait aider, enfin, à obtenir les matériaux souhaités avec des propriétés supraconductrices à température ambiante.