Znanstvene vijesti — 05.02.2019.

Neobična svojstva kuprata objašnjena heterogenom lokalizacijom naboja

Naš kolega Petar Popčević u suradnji sa znanstvenicima s Fizičkog odsjeka PMF-a (Zagreb), s Tehničkog sveučilišta u Beču (Austrija) te sveučilišta Minessota (SAD) objavio je rad u prestižnom časopisu Science Advances. U radu je predložen fenomenološki model visokotemperaturnih supravodiča na bazi bakrenih oksida (skraćeno: kuprata), koji na jednostavan način objašnjava i povezuje najvažnija svojstva tih materijala.

Unusual behavior of cuprates explained by heterogeneous charge localization

Damjan Pelc, Petar Popčević, Miroslav Požek, Martin Greven, and Neven Barišić, Science Advances 5, eaau4538 (2019).

DOI: 10.1126/sciadv.aau4538

Tijekom tri desetljeća od otkrića visokotemperaturne supravodljivosti u kupratima, postavljeno je mnoštvo teorijskih modela koji objašnjavaju pojedine aspekte tih složenih materijala. No tek u posljednjih nekoliko godina pojavili su se eksperimentalni rezultati koji jednoznačno pokazuju neka važna univerzalna svojstva kuprata. U dobivaju tih rezultata presudnu ulogu su imali naši znanstvenici te ti rezultati do sada nisu bili obuhvaćeni teorijskim modeliranjem. Rad u Science Advances predlaže fenomenološki model koji na sveobuhvatan način tumači ono što su dali spomenuti eksperimenti. Najvažniji elementi predloženog modela su:  elektronski sustav u kupratima može se razdvojiti na dvije komponente – delokaliziranu i lokaliziranu; delokalizirana komponenta se ponaša u skladu s konvencionalnom teorijom Fermijevih tekućina; lokalizirana stanja od Fermijevog nivoa su odvojena energentskim procjepima; procijepi su nehomogeni u prostoru kao posljedica intrinzičnog nereda.

Model koji je razrađen unutar ovih istraživanja jednostavno kvantificira eksperimentalne činjenice, i ima duboke implikacije. Prije svega, dovodi do razumijevanja električnog transporta u čitavom faznom dijagramu kuprata, uključujući precizan opis netrivijalne ovisnosti vodljivosti o temperaturi i koncentraciji nosioca naboja. Također, objašnjava ponašanje gustoće supravodljivih nosioca kroz fazni dijagram, pokazujući da je lokalizirana komponenta potrebna za supravodljivo sparivanje. Prema tome, predloženi model je jako važan korak u istraživanju kuprata, jer daje sveobuhvatni okvir za razumijevanje njihovih univerzalnih svojstava.

Slika 1 prikazuje eksperimentalnu i modeliranu ovisnost gustoće supravodljivih nosioca na 0 K u ovisnosti o koncentraciji šupljina u kupratima. Također je shematski prikazan proces postupne delokalizacije lokaliziranih nosioca s dopiranjem.

Slika 1 prikazuje eksperimentalnu i modeliranu ovisnost gustoće supravodljivih nosioca na 0 K u ovisnosti o koncentraciji šupljina u kupratima. Također je shematski prikazan proces postupne delokalizacije lokaliziranih nosioca s dopiranjem.

Slika 2 prikazuje eksperimentalni (lijevo) i modelirani (desno) fazni dijagram kuprata La2-xSrxCuO4, dobiven iz druge derivacije otpornosti po temperaturi. Dijagonalna crvena linija u eksperimentalnom faznom dijagramu odgovara strukturnom prijelazu, koji nije uključen u model.

Slika 2 prikazuje eksperimentalni (lijevo) i modelirani (desno) fazni dijagram kuprata La2-xSrxCuO4, dobiven iz druge derivacije otpornosti po temperaturi. Dijagonalna crvena linija u eksperimentalnom faznom dijagramu odgovara strukturnom prijelazu, koji nije uključen u model.

IF Ⓒ 2017