[Phần mềm di động: BoKeYuan] Các nhà vật lý tại Phòng thí nghiệm Ames đã thực hiện thành công các phép đo về siêu dẫn gốc sắt trong một khu vực quan trọng nhưng khó tiếp cận, nơi các biến động lượng tử quan trọng chi phối các quá trình vật lý. Sử dụng một kỹ thuật cảm biến mới, các nhà nghiên cứu đã lập bản đồ chính xác các quá trình chuyển đổi pha lượng tử sâu bên trong trạng thái siêu dẫn, một hiện tượng được cho là có liên quan chặt chẽ với tính siêu dẫn. Thiết bị thử nghiệm cải tiến, được gọi là gương từ nitơ-khoảng trống (NV), có độ nhạy cao, hầu như không xâm lấn và chính xác hơn so với các thiết bị thử nghiệm trước đây được sử dụng để khám phá hiện tượng vật lý tương tự trong vật liệu siêu dẫn.
Đây thực sự là một kết quả hấp dẫn trong khoa học siêu dẫn: hiểu biết rõ ràng về cách chuyển đổi pha lượng tử có thể cùng tồn tại với siêu dẫn. "Có vẻ như pha siêu dẫn bảo vệ hành vi tới hạn lượng tử khỏi tác động của sự hỗn loạn, điều này thực sự đáng chú ý!" Prozorov, một nhà vật lý tại Phòng thí nghiệm Ames, cho biết. Khi nghiên cứu tiếp tục trên các vật liệu khác có khả năng mới này, nó sẽ giúp trả lời các câu hỏi lý thuyết quan trọng về nguồn gốc của siêu dẫn phi truyền thống. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng máy dò NV để đo chính xác độ sâu thâm nhập London, đây là độ sâu mà từ trường thâm nhập từ bề mặt siêu dẫn vào siêu dẫn. Nghiên cứu của họ đã được công bố trên Tạp chí Vật lý mới.
Trong nhật ký.
Độ sâu này liên quan trực tiếp đến khối lượng electron hiệu dụng, một đại lượng bị ảnh hưởng bởi các biến động lượng tử, báo hiệu sự hiện diện của quá trình chuyển đổi pha lượng tử. Bằng cách đo một cách có hệ thống các thành phần khác nhau của hợp chất peptide sắt Ba(Fe,Co)2As2 do nhóm của Paul Canfield phát triển tại Phòng thí nghiệm Ames, nhóm nghiên cứu có thể lập bản đồ về sự hiện diện của các chuyển đổi pha lượng tử thường ẩn bên dưới "vòm" siêu dẫn khi nhiệt độ tiến gần đến độ không tuyệt đối. Prozorov dẫn đầu một nhóm các nhà khoa học tại phòng thí nghiệm đông lạnh của Phòng thí nghiệm Ames, nghiên cứu hành vi thú vị của các chất siêu dẫn và cố gắng làm sáng tỏ cách các hiện tượng lượng tử khác nhau ảnh hưởng đến hiệu suất của chúng.
Các nhà nghiên cứu đã phát triển cụ thể các kỹ thuật thử nghiệm có độ chính xác cực cao và độ nhạy cực cao để đo các đặc điểm quang học, từ tính và điện của những hành vi này. Máy dò NV, được chế tạo từ đầu bởi nhà khoa học Naufer Nusran của Phòng thí nghiệm Ames và nghiên cứu sinh Kamal Joshi, là một máy đo từ quang học khai thác trạng thái lượng tử của một loại khuyết tật nguyên tử đặc biệt trong kim cương, được gọi là tâm nitơ-chỗ trống (NV). Nusran cũng đã đưa ra một phương pháp mới để sử dụng các tâm NV nhằm đo trường tới hạn dưới dẫn đến độ sâu thâm nhập London, một trong những thông số cơ bản nhất mô tả siêu dẫn.
Về cơ bản, nó cho chúng ta biết độ ổn định của siêu dẫn và cảm biến NV đại diện cho một bước tiến lớn trong siêu dẫn thực nghiệm. Phòng thí nghiệm của Prozorov là một phần của dự án hợp tác nghiên cứu quốc tế đã tìm ra bằng chứng rõ ràng đầu tiên cho thấy điểm tới hạn lượng tử (QCP) tồn tại sâu trong trạng thái siêu dẫn. Nghiên cứu hiện tại chứng minh điều này bằng phương pháp mới, kiểm tra các hệ thống siêu dẫn có mức độ hỗn loạn lớn. Tổng hợp lại, những nghiên cứu này chứng minh rằng quá trình chuyển đổi pha lượng tử và biến động tới hạn không chỉ cùng tồn tại với siêu dẫn mà thậm chí còn có thể được siêu dẫn bảo vệ khỏi những tác động của sự hỗn loạn.
Kết quả này là một manh mối quan trọng khác để giải mã bí ẩn về siêu dẫn gốc sắt, tuy nhiên, vẫn còn nhiều việc phải làm để khám phá đầy đủ khoa học về siêu dẫn phi truyền thống. Để làm được điều này, cần phải phát triển các phương pháp cảm biến lượng tử mới và tinh vi hơn. Các phương pháp cảm biến lượng tử mới có thể thăm dò các biến động lượng tử ở cấp độ nano sẽ cho phép nghiên cứu sâu hơn về các pha lượng tử cạnh tranh và cùng tồn tại trong các siêu dẫn nhiệt độ cao và nhiều vấn đề khoa học vật liệu khác. Những khả năng mới lạ này cuối cùng sẽ tiết lộ giới hạn và tính khả thi của siêu dẫn và các vật liệu lượng tử khác cho các ứng dụng công nghệ.
Bác Khắc Nguyên | Nghiên cứu/Từ: Phòng thí nghiệm Ames
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí New Physics
BoKeYuan｜Khoa học, công nghệ, nghiên cứu, khoa học phổ thông
