येल भौतिक विज्ञानी एडुआर्डो एच. दा सिल्वा नेटो ने एक प्रयोग का नेतृत्व किया जो एक नए प्रकार के सुपरकंडक्टर के अस्तित्व का समर्थन करता है।
येल के नेतृत्व वाली टीम को एक नवीन प्रकार की सुपरकंडक्टिंग सामग्री का अब तक का सबसे मजबूत सबूत मिला है, जो एक मौलिक विज्ञान की सफलता है जो एक नए तरीके से सुपरकंडक्टिविटी – ऊर्जा की हानि के बिना विद्युत प्रवाह का प्रवाह – का द्वार खोल सकती है।
यह खोज सुपरकंडक्टिविटी के बारे में लंबे समय से चले आ रहे सिद्धांत को भी ठोस समर्थन देती है – कि यह इलेक्ट्रॉनिक नेमैटिकिटी पर आधारित हो सकता है, पदार्थ का एक चरण जिसमें कण अपनी घूर्णी समरूपता को तोड़ देते हैं।
इसका मतलब ये है. सल्फर के साथ मिश्रित लौह सेलेनाइड क्रिस्टल में, लोहे के परमाणु एक ग्रिड में स्थित होते हैं। कमरे के तापमान पर, लोहे के परमाणु में एक इलेक्ट्रॉन क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दिशाओं के बीच अंतर नहीं कर सकता है। लेकिन कम तापमान पर, इलेक्ट्रॉन “नेमेटिक” चरण में प्रवेश कर सकता है, जहां यह एक दिशा या दूसरी दिशा में चलना पसंद करना शुरू कर देता है।
कुछ उदाहरणों में, इलेक्ट्रॉन एक दिशा और फिर दूसरी दिशा को प्राथमिकता देने के बीच उतार-चढ़ाव करना शुरू कर सकता है। इसे नेमेटिक उतार-चढ़ाव कहा जाता है।
दशकों से, भौतिकविदों ने नेमैटिक उतार-चढ़ाव के कारण अतिचालकता के अस्तित्व को साबित करने का प्रयास किया है, लेकिन इसमें थोड़ी सफलता मिली है। लेकिन नया अध्ययन, येल के एडुआर्डो एच. दा सिल्वा नेटो के नेतृत्व में एक बहु-संस्थागत प्रयास, वादा पेश करता है।
यह निष्कर्ष नेचर फिजिक्स पत्रिका में छपे हैं।
येल के कला और विज्ञान संकाय में भौतिकी के सहायक प्रोफेसर दा सिल्वा नेटो ने कहा, “हमने यह अनुमान लगाना शुरू कर दिया कि सल्फर के साथ मिश्रित कुछ लौह सेलेनाइड सामग्रियों में कुछ दिलचस्प हो रहा है, जो सुपरकंडक्टिविटी और नेमैटिक उतार-चढ़ाव के बीच संबंध से संबंधित है।” और येल के वेस्ट कैंपस में ऊर्जा विज्ञान संस्थान के सदस्य हैं।
दा सिल्वा नेटो ने कहा, “ये सामग्रियां आदर्श हैं क्योंकि वे चुंबकत्व जैसी कुछ कमियों के बिना नेमैटिक ऑर्डर और सुपरकंडक्टिविटी प्रदर्शित करती हैं, जिससे उनका अध्ययन करना मुश्किल हो सकता है।” “आप समीकरण से चुंबकत्व को अलग कर सकते हैं।”
लेकिन यह आसान नहीं है. अध्ययन के लिए, शोधकर्ताओं ने कई दिनों की अवधि में लौह-आधारित सामग्रियों को 500 मिलीकेल्विन से कम तापमान तक ठंडा किया। सामग्री को ट्रैक करने के लिए, उन्होंने एक स्कैनिंग टनलिंग माइक्रोस्कोप (एसटीएम) का उपयोग किया – जो परमाणु स्तर पर इलेक्ट्रॉनों की क्वांटम स्थितियों की छवियां लेता है।
अधिकतम नेमेटिक उतार-चढ़ाव वाले आयरन सेलेनाइड्स पर अपने अध्ययन पर ध्यान केंद्रित करते हुए, शोधकर्ताओं ने “सुपरकंडक्टिंग गैप” की तलाश की – सुपरकंडक्टिविटी के अस्तित्व और ताकत के लिए एक अच्छी तरह से स्थापित प्रॉक्सी। एसटीएम छवियों ने शोधकर्ताओं को एक अंतर खोजने में सक्षम बनाया जो इलेक्ट्रॉनिक नेमैटिकिटी के कारण होने वाली सुपरकंडक्टिविटी से सटीक मेल खाता था।
दा सिल्वा नेटो ने कहा, “यह साबित करना मुश्किल है, क्योंकि अंतर को सटीक रूप से मापने में सक्षम होने के लिए आपको बहुत कम तापमान पर चुनौतीपूर्ण एसटीएम माप करना होगा।” “अगला कदम और अधिक बारीकी से देखना है। यदि हम सल्फर सामग्री को बढ़ाते रहे, तो सुपरकंडक्टिविटी के साथ क्या होगा' क्या यह मर जाएगी' क्या स्पिन में उतार-चढ़ाव वापस आ जाएगा' कई प्रश्न सामने आते हैं जिनका हम आगे पता लगाएंगे।”
ये निष्कर्ष राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा दा सिल्वा नेटो की प्रयोगशाला को कैरियर पुरस्कार अनुदान के हिस्से के रूप में वित्त पोषित एक शोध प्रयास की परिणति है, पहले कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेविस और अब येल में।
अध्ययन के सह-प्रमुख लेखक येल स्नातक छात्र प्रणब कुमार नाग और किर्स्टी स्कॉट हैं।
येल के अतिरिक्त सह-लेखकों में ज़िन्ज़ यांग और आरोन ग्रीनबर्ग, साथ ही कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेविस के शोधकर्ता शामिल हैं; मिनेसोटा विश्वविद्यालय; ब्राज़ील में यूनिवर्सिडेड फ़ेडरल डी गोइयास; ब्राज़ील में कैम्पिनास विश्वविद्यालय; और फेयरफील्ड विश्वविद्यालय।
जिम शेल्टन
