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Une nouvelle technique aide les chercheurs à comprendre les supraconducteurs non conventionnels


Les supraconducteurs sont des matériaux sans aucune résistance électrique, nécessitant généralement des températures extrêmement basses. Ils sont utilisés dans un massive éventail de domaines, des programs médicales à un rôle central dans les ordinateurs quantiques. La supraconductivité est causée par des paires d’électrons spécialement liées, appelées paires de Cooper. Jusqu’à présent, la présence de paires de Cooper a été mesurée indirectement macroscopiquement en vrac, mais une nouvelle method développée par des chercheurs de l’Université Aalto et des laboratoires nationaux d’Oak Ridge aux États-Unis peut détecter leur présence avec une précision atomique.

Les expériences ont été menées par Wonhee Ko et Petro Maksymovych au laboratoire countrywide d’Oak Ridge avec le soutien théorique du professeur Jose Lado de l’Université Aalto. Les électrons peuvent créer un tunnel quantique à travers les barrières énergétiques, sautant d’un système à un autre dans l’espace d’une manière qui ne peut être expliquée par la physique classique. Par exemple, si un électron s’apparie avec un autre électron juste au position où un métal et un supraconducteur se rencontrent, il pourrait former une paire de Cooper qui pénètre dans le supraconducteur tout en “repoussant” un autre type de particule dans le métal dans un processus connu sous le nom d’Andreev. réflexion. Les chercheurs ont recherché ces réflexions d’Andreev pour détecter les paires de Cooper.

Pour ce faire, ils ont mesuré le courant électrique entre une pointe métallique atomiquement pointue et un supraconducteur, ainsi que la façon dont le courant dépendait de la séparation entre la pointe et le supraconducteur. Cela leur a permis de détecter la quantité de réflexion d’Andreev revenant au supraconducteur, tout en maintenant une résolution d’imagerie equivalent à celle des atomes individuels. Les résultats de l’expérience correspondaient exactement au modèle théorique de Lado.

Cette détection expérimentale de paires de Cooper à l’échelle atomique fournit une méthode entièrement nouvelle pour comprendre les matériaux quantiques. Pour la première fois, les chercheurs peuvent déterminer de manière special remark les fonctions d’onde des paires de Cooper sont reconstruites à l’échelle atomique et comment elles interagissent avec les impuretés à l’échelle atomique et d’autres obstacles.

«Cette approach établit une nouvelle méthodologie critique pour comprendre la structure quantique interne de forms exotiques de supraconducteurs connus sous le nom de supraconducteurs non conventionnels, nous permettant potentiellement de résoudre une variété de problèmes ouverts dans les matériaux quantiques», déclare Lado. Les supraconducteurs non conventionnels sont un élément fondamental potentiel pour les ordinateurs quantiques et pourraient fournir une plate-forme pour réaliser la supraconductivité à température ambiante. Les paires de Cooper ont des structures internes uniques dans les supraconducteurs non conventionnels qui jusqu’à présent ont été difficiles à comprendre.

Cette découverte permet de sonder directement l’état des paires de Cooper dans les supraconducteurs non conventionnels, établissant une nouvelle system critique pour toute une famille de matériaux quantiques. Il représente une avancée majeure dans notre compréhension des matériaux quantiques et contribue à faire avancer les travaux de développement des technologies quantiques.