Bilim adamları, son derece güçlü mıknatıslar yapabilen ve aynı zamanda yeni nesil kuantum hesaplamanın temeli olabilecek harika bir malzeme olan uranyum Ditelluride adı verilen yeni ve alışılmadık bir süper iletkende yeni bir kristal süper iletken hali keşfettiler.
Uranyum ditellürid (Uranium Ditelluride, kimyasal formül: UTe2), 2018’de keşfedilen, 2 süper iletken faza sahip, inorganik bir bileşik ve alışılmadık bir süper iletkendir.
BCS süperiletken teorisine göre, elektronlar karşılıklı itmeyi yenerek “Cooper çiftleri” olarak adlandırılanları oluşturduklarında, süperakışkanlar gibi malzemelerde engellenmeden yayılabilirler. Bu Cooper çiftlerinin dalga fonksiyonlarının üç olası simetri türü vardır: s dalgası, d dalgası, p dalgası.
s-dalgası süper iletkenleri, kurşun, kalay, cıva gibi geleneksel süper iletkenleri içerir (yani BCS teorisine uygundur), bu malzemelerin her Cooper çifti, elektronlar birbirine doğru hareket ettiğinde bir yukarı dönüş elektronu ve bir dönüş aşağı elektronundan oluşur. Böylece net dönüş açısal momentumu sıfırdır.
d-dalgası süper iletkenleri, bakır oksit gibi alışılmadık (BCS olmayan) yüksek sıcaklık süper iletkenlerinde ortaya çıkar. Bu malzemelerin elektronları ayrıca bir elektronun yukarı ve diğerinin aşağı doğru döndüğü Cooper çiftleri oluşturur. Her bir elektron çiftinin net dönüşü şudur: Açısal momentum da sıfırdır, ancak bu Cooper çiftlerinin yörüngesel açısal momentumu sıfır değildir.
P dalgası süperiletkeni en eşsiz olanıdır. Cooper’ın dalga fonksiyonu için tekil bir paritesi vardır; bu, her iki elektronun da yukarı veya aşağı döndüğü anlamına gelir (iki elektron aynı yönde döner),
yani, her elektron çifti bir spin üçlüsünü benimser. Kenarlarında olağandışı durumların olduğu durum topolojik süperiletkenleri büyük ilgi görmüştür.
Sadece bilim adamları 10 yıldır topolojik süper iletkenler üzerinde çalışıyorlar. Süperakışkan 3He dışında, tek parite olarak açıkça tanımlanan bir materyal yoktur.
Spin-üçlü bir süperiletken olan egzotik Uranyum ditellürid bu kategori için umut verici bir adaydır.
2021’de teorik fizikçiler, uranyum ditellüridin aslında geleneksel bir süper iletken sıvıdan ziyade çift yoğunluklu dalga (çift yoğunluklu dalga, PDW) durumunda olduğunu öne sürmeye başladılar; Basit bir ifadeyle PDW, statik bir dans sergileyen bir süper iletken elektron çifti gibidir, ancak uzay boyunca periyodik bir kristal deseni oluşur.
Son zamanlarda, Oxford Üniversitesi ve Cornell Üniversitesi’nden oluşan ekip, uranyum ditelürid’i analiz etmek için bir taramalı tünelleme mikroskobu kullandı ve bir PDW kristal yapısı oluşturmak için uranyum ditelüridde bazı elektron çiftlerini başarıyla buldu; bunun aynı zamanda maddenin yeni bir kuantum durumunu keşfettiği de söylenebilir. — durum Cooper çiftlerinden oluşan bir spin üçlüsü PDW.
Ekip daha önce s-dalgası süperiletkenlerde ve d-dalgası süperiletkenlerde PDW’yi gözlemlemişti ve en son sonuçlar, PDW durumunun tüm Cooper çifti türleri için ortak olduğunu gösteriyor.
Araştırmacılar, uranyum ditellüridin daha kararlı ve pratik kuantum bilgisayarlara yol açabileceğini ve bunun yoğun madde fiziği, kuantum hesaplama ve spintronik alanlarında büyük bir etkiye sahip olacağını söyledi.
Yeni makale Nature dergisinde de yayınlandı.
