مواد دو بعدی الکتریدی یک ابررسانا امیدوارکننده - دنیای فیزیک می سازد

یک مطالعه نظری جدید، رابطه بین ابررسانایی و الکترون‌های «اضافی» در موادی به نام الکترودها را روشن می‌کند. مطالعه روی تک لایه هیدرید آلومینیوم نشان می دهد که این ماده باید یک ابررسانای معمولی با دمای انتقال بحرانی باشد. T_C 38 کلوین - بالاترین دمای ابررسانای گذار شناخته شده در بین تمام الکترودهای دو بعدی گزارش شده تا به امروز.

الکترودها نوعی جامد یونی عجیب و غریب هستند که حاوی الکترون‌های بیشتری نسبت به تئوری کلاسیک (پیوند ظرفیت) هستند. این الکترون های اضافی به عنوان الکترون های آنیونی بینابینی (IAEs) شناخته می شوند زیرا به هیچ اتمی متصل نیستند. در عوض، آنها در حفره های درون شبکه کریستالی مواد به دام افتاده اند.

تئوری پیشنهاد می کند که دستکاری این IAE ها می تواند مسیر جدیدی را برای تعدیل خواص الکترونیکی یک ماده ارائه دهد. یک احتمال وسوسه‌انگیز دیگر این است که IAE می‌تواند با ارتعاشات شبکه کریستالی (فونون‌ها) قوی‌تر از الکترون‌های «عادی» تعامل داشته باشد که منجر به ابررسانایی می‌شود.

با این حال، اکثر الکترودهای ابررسانا که تا به امروز مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، مواد سه‌بعدی توده‌ای بوده‌اند که فقط در فشارهای بسیار بالا (صدها گیگا پاسکال) یا دمای بسیار پایین (زیر 10 کلوین) ابررسانا می‌شوند. این امر کاربرد آنها را در زمینه هایی مانند تداخل کوانتومی ابررسانا و دستگاه های نقطه کوانتومی ابررسانا تک الکترونی محدود می کند.

امیدوارکننده‌تر، محققان اخیراً کشف کرده‌اند که الکترودهای دو بعدی (2 بعدی) می‌توانند مانند ابررساناها و در فشارهای معمولی نیز رفتار کنند. متأسفانه، الکترودهای دوبعدی که قبلاً مورد مطالعه قرار گرفته بودند، هنوز از میزان بسیار پایینی رنج می برند T_cs.

یک ماده تک لایه جدید

در جدیدترین اثر، جیجون ژائو و همکاران در آزمایشگاه کلیدی اصلاح مواد توسط پرتوهای لیزر، یون و الکترون در دانشگاه صنعتی دالیان، چین تک لایه ای از هیدرید آلومینیوم (AlH₂) که در آن الکترون های آنیونی اضافی ارائه شده توسط آلومینیوم در فواصل شبکه آلومینیومی محدود می شوند. این ماده دو بعدی به لطف تعاملات بین IAE و شبکه پایدار است.

با استفاده از تجزیه و تحلیل تابع محلی سازی الکترون، محققان دریافتند که پیوند آلومینیوم-هیدروژن یونی است و هر اتم هیدروژن از هر اتم آلومینیوم حدود 0.9 الکترون به دست می آورد که تمایل به از دست دادن سه الکترون ظرفیت دارد. با این حال، از آنجایی که H^- آنیون نمی تواند الکترون های بیشتری را در خود جای دهد، هر الکترون باقیمانده ای که آلومینیوم ارائه می کند به قسمت های بین شبکه ختم می شود و در نتیجه حالت الکتریدی صفر بعدی ایجاد می شود. محاسبات بیشتر وجود IAEs و این حالت الکتریدی را تایید کرد.

بالاترین T_c برای هر الکترود دو بعدی شناخته شده

به طور غیر منتظره، تیم دالیان همچنین دریافتند که IAEهای ارائه شده توسط آلومینیوم مسئول ابررسانایی مواد نیستند. ژائو می‌گوید این «یک نکته ابتکاری دیگر در کار ما» است و «برخلاف آنچه برای اکثر الکترودهای ابررسانای شناخته شده قبلی مشاهده شده است». در عوض، اتم های هیدروژن 1 استs الکترون‌هایی که به شدت با ارتعاشات صوتی آلومینیوم همراه می‌شوند و به مواد اجازه می‌دهند تا به یک ابررسانای معمولی ("BCS") تبدیل شوند. T_c از 38 K.

اکسیدهای پالادیوم می توانند ابررساناهای بهتری بسازند

و این همه ماجرا نبود: محققان همچنین دریافتند که اعمال کرنش دو محوری 5 درصد به AlH₂ می تواند این را افزایش دهد T_c به 53 K. این به این دلیل است که کرنش IAEs را به الکترون های گردشی تبدیل می کند که باعث تشکیل جفت های الکترونی کوپر پایدار مورد نیاز برای ابررسانایی می شود.

"مطالعه نظری ما یک تصویر واحد در مورد رابطه بین IAEs، پایداری دینامیکی شبکه میزبان و ابررسانایی در AlH ایجاد می کند.₂ یکی از اعضای تیم ژو جیانگ می گوید دنیای فیزیک. این یک گام مهم به سوی درک جامع از الکترودهای ابررسانای دو بعدی است که به نوبه خود راه‌های جدیدی را به سوی کلاس‌های جدید با قدرت بالا باز می‌کند.T_c ابررساناهای کم بعدی.

تیم دانشگاه صنعتی دالیان اکنون بر روی طیف وسیع تری از مواد با ابعاد کم با ابررسانایی یا سایر ویژگی های الکترونیکی عجیب و غریب تمرکز کرده است.

کار به تفصیل در حروف فیزیک چینی.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/two-dimensional-electride-material-makes-a-promising-superconductor/