การทดลองใหม่โดยใช้ลำแสงเอ็กซ์เรย์อันทรงพลังได้ค้นพบรูปแบบที่น่าประหลาดใจซึ่งซ่อนตัวอยู่ในตัวนำยิ่งยวด ซึ่งเป็นวัสดุที่นำไฟฟ้าโดยไม่มีความต้านทานการดูดกลืนพลังงาน ในตัวนำยิ่งยวดชนิดหนึ่ง อะตอมของออกซิเจนจะถูกจัดเรียงเป็นเศษส่วน โดยแสดงรูปแบบเดียวกันในเครื่องชั่งขนาดเล็กและขนาดใหญ่ Fractals ถูกพบในสถานที่ที่มีความหลากหลาย เช่น บร็อคโคลี่ ชายฝั่งของอังกฤษ และตลาดการเงิน ที่นี่ รูปแบบเศษส่วนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของตัวนำยิ่งยวด นักวิทยาศาสตร์รายงาน 12 สิงหาคมในธรรมชาติ
การศึกษาใหม่คือ “ฟิสิกส์ทดลองที่ดีที่สุด”
นักฟิสิกส์ Jan Zaanen จาก Leiden University ในเนเธอร์แลนด์ผู้เขียนบทความประกอบในวารสารกล่าว “เครื่องจักรใหม่กำลังจะเข้าสายการผลิต และสร้างความประหลาดใจที่ไม่มีใครคาดคิด”
แม้ว่านักวิจัยจะยังไม่ทราบว่ารูปแบบดังกล่าวเกิดขึ้นได้อย่างไร หรือเหตุใดจึงช่วยเพิ่มความเป็นตัวนำยิ่งยวด แต่พวกเขาหวังว่าการค้นพบนี้จะช่วยในการพัฒนาตัวนำยิ่งยวดที่ทำงานที่อุณหภูมิห้อง ผู้เขียนร่วมการศึกษา Antonio Bianconi จาก Sapienza University of Rome กล่าว นักฟิสิกส์ได้พยายามผลักดันให้ตัวนำยิ่งยวดเกิดขึ้นที่อุณหภูมิสูงขึ้น แต่นักแสดงชั้นนำยังคงติดอยู่ประมาณครึ่งทางระหว่างศูนย์สัมบูรณ์กับอุณหภูมิห้อง
เมื่อมองไปที่ตัวนำยิ่งยวดทองแดงออกไซด์ที่สามารถทำงานได้ที่อุณหภูมิประมาณ -233 องศาเซลเซียส Bianconi และทีมของเขาได้พัฒนาเทคนิคใหม่เพื่อตรวจสอบโครงสร้างโดยละเอียดของอะตอม พวกเขาถล่มตัวนำยิ่งยวดด้วยรังสีเอกซ์อันทรงพลังที่สร้างขึ้นที่ European Synchrotron Radiation Facility ในเมือง Grenoble ประเทศฝรั่งเศส รูปแบบการเลี้ยวเบนที่เกิดขึ้นเผยให้เห็นตำแหน่งของอะตอม
ทีมงานทราบดีว่าวัสดุดังกล่าวทำขึ้นเหมือนเค้กเป็นชั้นๆ
โดยมีชั้นของคอปเปอร์ออกไซด์ที่มีตัวนำยิ่งยวดสลับกับชั้นสเปเซอร์ ที่อุณหภูมิสูงขึ้น อะตอมของออกซิเจนมักจะเดินเตร่ไปทั่วชั้นสเปเซอร์ แต่เมื่ออุณหภูมิลดลง อะตอมของออกซิเจนเหล่านี้และอิเล็กตรอนที่พวกเขานำมาสู่สิ่งที่อาจเป็นตำแหน่งว่างนั้นคิดว่ามีส่วนทำให้ความต้านทานที่มาพร้อมกับความเป็นตัวนำยิ่งยวดลดลง แต่จนถึงขณะนี้ยังไม่มีใครสามารถเห็นโครงสร้างที่มีความละเอียดสูงได้
Bianconi และทีมของเขาตกใจเมื่อรู้ว่ารูปแบบที่เกิดขึ้นจากอะตอมออกซิเจนที่ครั้งหนึ่งเคยโรมมิ่งนั้นเป็นเศษส่วน รูปแบบจะดูเหมือนกันที่สเกล 1 ไมโครเมตร เช่นเดียวกับที่ปรากฏในสเกล 400 ไมโครเมตร
ความคล้ายคลึงในตัวเองนี้เป็นสิ่งที่คาดไม่ถึงอย่างสมบูรณ์ในตัวนำยิ่งยวด Bianconi กล่าว “เราประหลาดใจมาก เราแทบไม่เชื่อสายตาของเรา” เขากล่าว “นี่ไม่ใช่พื้นที่ที่เราคาดว่าจะเห็นรูปแบบเศษส่วน”
เพื่อดูว่ารูปแบบเศษส่วนมีความสำคัญหรือไม่ ทีมงานได้เข้าไปแทรกแซงโดยการให้ความร้อนแล้วทำให้ตัวนำยิ่งยวดเย็นลงอย่างรวดเร็ว คริสตัลที่มีรูปแบบเศษส่วนที่แข็งแกร่งกว่าจะทำหน้าที่เป็นตัวนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงกว่าคริสตัลที่มีรูปแบบเศษส่วนน้อยกว่า รูปแบบเศษส่วนช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของตัวนำยิ่งยวด ทีมงานสรุป
Elbio Dagotto นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเทนเนสซีในนอกซ์วิลล์และห้องปฏิบัติการแห่งชาติโอ๊คริดจ์กล่าวว่าการค้นพบนี้ “น่าสนใจมาก เพราะมันให้มุมมองที่สดใหม่และน่ายินดีอย่างมากเกี่ยวกับปัญหาการนำไฟฟ้ายิ่งยวดที่อุณหภูมิสูง”
การหาคำตอบว่าทำไมรูปแบบแฟร็กทัลจึงก่อตัวในคริสตัลคอปเปอร์ออกไซด์เหล่านี้ และวิธีที่มันมีอิทธิพลต่อความเป็นตัวนำยิ่งยวดเป็นคำถามใหญ่ต่อไป Bianconi กล่าว เมื่อรายละเอียดถูกเปิดเผย นักวิจัยสามารถควบคุมการจัดเรียงอะตอมของออกซิเจนเพื่อออกแบบตัวนำยิ่งยวดทองแดง-ออกไซด์ที่ดีขึ้น หรือแม้แต่ตัวนำยิ่งยวดที่ทำงานที่อุณหภูมิห้อง
แนะนำ : ข่าวดารา | กัญชา | เกมส์มือถือ | เกมส์ฟีฟาย | สัตว์เลี้ยง
