مواد و ساخت پیشرفته

محققان دانشگاه متروپولیتن توکیو ژاپن با ترکیب دو ماده، یکی با ابررسانایی اما بدون کایرالیته (دست‌سانی)، دیگری با کایرالیته اما بدون ابررسانایی، توانستند ابررسانای جدیدی با ساختار کریستالی کایرال ایجاد کنند. ترکیب جدید پلاتین-ایریدیم-زیرکونیوم به یک ابررسانای توده ای زیر 2.2 کلوین تبدیل می‌شود و مشاهده شد که ساختار کریستالی کایرال با استفاده از پراش اشعه ایکس دارد. رویکرد جدید آنها نوید تسریع کشف و درک مواد ابررسانای عجیب و غریب جدید را می‌دهد.

دانشمندانی که بر روی ابررسانایی مطالعه می‌کنند، مأموریت دارند بفهمند که چگونه ماهیت عجیب و غریب مواد ابررسانا از ساختار آنها ناشی می‌شود و چگونه می‌توانیم ساختار را برای بدست آوردن خواص مطلوب کنترل کنیم. از بسیاری از جنبه‌های ساختار یک پیشرفت جالب اخیر، موضوع کایرالیته است. بسیاری از سازه‌ها دارای دست‌سانی هستند، یعنی در آینه یکسان به نظر نمی‌رسند. یکی از تاثیرات کایرالیته در ابررساناها باعث ایجاد چیزی به نام جفت چرخشی‌ـ‌مدار نامتقارن می‌شود، اثری که می‌تواند ابررساناها را در برابر قرار گرفتن در معرض میدان مغناطیسی بالا قوی‌تر کند.

با این حال برای درک عمیق کایرالیته (دست‌سانی)، دانشمندان به ابررساناهای بیشتری با ساختار کایرال برای مطالعه نیاز دارند. روش معمول این است که ترکیبات کایرال را جستجو کنید، بررسی کنید که آیا آنها ابررسانا هستند یا نه، شستشو دهید و تکرار کنید: این رویه بسیار ناکارآمد است. به همین دلیل است که تیمی از دانشگاه متروپولیتن توکیو به رهبری پروفسور یوشیکازو میزوگوچی رویکرد کاملاً جدیدی را معرفی کرده‌اند.

آنها به جای بررسی فهرستی از ترکیبات، دو ترکیب با خواص فیزیکی شناخته شده را با هم مخلوط کردند، یک ترکیب پلاتین-زیرکونیوم با ابررسانایی اما بدون کایرالیته و یک ترکیب ایریدیم-زیرکونیوم با ساختار کایرال که البته گزارشی از ابررسانایی نداشت. با ترکیب عناصر در نسبتی که با نسبت معینی از هر ترکیب منطبق است، آنها توانستند به طور موثر خواص فیزیکی را مخلوط و تطبیق دهند و به ماده جدیدی دست یافتند که هم ساختار کریستالی کایرال و هم ابررسانایی داشت.

این تیم ابتدا نسبت‌های مختلف مخلوط را مورد مطالعه قرار دادند و دریافتند که در حدود هشتاد درصد گنجاندن ایریدیوم، نسبت ساختار کریستالی کایرال (در اینجا، ساختار P6122 ترکیب کایرال ایریدیوم-زیرکونیوم) به سرعت در دمای اتاق افزایش می‌یابد. با خنک کردن نمونه‌ها تا دمای پایین، آنها قادر به تایید ابررسانایی تا حدود 85 درصد بودند. این یک پنجره کوچک باقی می‌ماند که در آن هر دو ویژگی می‌توانند ظاهر شوند. با نگاهی به مخلوط 80 درصدی آنها، نمونه را تا جاییکه ابررسانایی دیده می‌شد خنک کردند و دریافتند که نسبت ساختار کایرال به طور چشمگیری افزایش می‌یابد. واضح است که ترکیب جدید آنها یک ابررسانا با ساختار کایرال است.

این تیم همچنین تأیید کرد که ابررسانایی در قسمت بالک ایجاد می‌شود، نه از سطح. کار آنها قدرت رویکرد مخلوط و تطبیق را در ساخت ابررساناهای عجیب و غریب جدید، استقبال و تقویت چشمگیر در جستجوی مواد بیشتر و درک بیشتر نشان می‌دهد.