بر اساس پژوهش‌های نظری جدید که انجام یافته، شبه‌بلورها وقتی که در معرض یک میدان مغناطیسی قرار می‌گیرند، ممکن است میزبان یک فاز ابررسانایی عجیب باشند.

یک شبه‌بلور به میزبان آشکاری برای ابررسانایی نیست. بر اساس نظریه‌ی سنتی برای ایجاد ابررسانایی جفت‌های الکترونی با ممان‌های مخالف لازم‌اند و تعریف اندازه‌حرکت الکترون در یک شبه‌بلور دشوار است؛ ماده‌ای که فاقد تناوب بلندبرد است. اما در سال ۲۰۱۸ تجربی‌کاران مشاهده کردند که مقاومت یک آلیاژ شبه‌بلوری به شکل ناگهانی صفر می‌شود؛ ردپایی از ابررسانایی که موجب شد تا برای برای توصیف این رفتار غیرمنتظره مدل‌هایی ایجاد شوند. اکنون پژوهش‌گران با استفاده از یک مدل ساده (اسباب‌بازی گونه) چگونگی پاسخ یک ابررسانای شبه‌بلور را به یک میدان مغناطیسی توصیف کرده‌اند و دریافتند که این میدان نوع عجیبی از ابررسانایی را القا می‌کند که به لحاظ فضایی غیریکنواخت است.

شیرو ساکای (Shiro Sakai) و ریوتارو آریتا (Ryotaro Arita) در ژاپن صفحه‌ای را بررسی کرده‌اند که حدود ۱۱۰۰۰ اتم در یک کاشی‌کاری پندروز (یکی از ساده‌ترین شبکه‌های شبه‌بلوری) آرایش یافته‌اند. این تیم پیش‌تر ابررسانایی را برای این شبکه با تطبیق دادن مدل ساده‌ی هابارد (Hubbard) برای ابررساناهای سنتی پیش‌بینی‌ کرده بودند. در این کار جدید آن‌ها این مدل را به القای یک میدان مفناطیسی توسعه داده‌اند که با الکترون‌‌ها اندرکنش دارد. برای گستره‌ای از مقادیر میدان-قوی پارامتر اساسی ابررسانایی (گاف انرژی) را برای هر نقطه در شبکه محاسبه کرده‌اند.

ساکای و آریتا دریافتند که وقتی شدت میدان از یک مقدار مشخص افزایش می‌یابد، ابررسانایی از بین می‌رود، درست مثل مواد متناوب. آن‌ها همچنین گستره‌ای از میدان‌ها و دماها را یافتند که در آن‌ها مقدار و علامت این گاف از نقطه‌ای به نقطه‌ی دیگر در شبکه تغییر می‌کند. این تغییرات یادآور فاز Fulde-Ferrell-Larkin-Ovchinnikov (FFLO) است؛ یک ابررسانای ناهمگن فضایی با مخلوطی از الکترون‌های جفت‌شده و جفت‌نشده. به گفته‌ی این محققان شبه‌بلورها ممکن است طرح جدیدی برای مطالعه‌ی فاز FFLO بحساب آیند که مشاهده‌ی آن در آزمایش‌ها بسیار دشوار بوده است.

این پژوهش در مجله‌ی فیزیکال ریویو لترز انتشار یافته است.

نویسنده:

جسیکا توماس ویراستار مجله‌ی فیزیک است.

منبع:

Tinkering with Superconductivity in a Quasicrystal