Nezvyklý 3/2 spin v supravodiči by mohl přinést nové možnosti u exotických materiálů

12. 04. 2018

Supravodivost Kvantová fyzika

Vodivost materiálu je způsobena pohybem elektronů mezi atomy. Supravodivost potom zcela hladkým pohybem elektronů, které do atomů nijak nenarážejí, vzniká tak vodivost bez jakéhokoliv odporu. Většinou při supravodivosti elektrony nesou spin 1/2, výzkumníci z University of Maryland však nyní experimentují s materiálem YPtBi, ve kterém mají elektrony spin 3/2. Podobné chování se v pevných materiálech dříve nepředpokládalo a mohlo by přinést zatím netušené možnosti v oblasti supravodivosti.

Materiál označovaný jako YPtBi je polokov, který se stává supravodivým při teplotách pod 0,77 °K. Na rozdíl od ostatních materiálů, které mají podobné chování, však YPtBi nemá tolik volných elektronů, aby mohlo k supravodivosti dojít. Na rozdíl od ostatních materiálů také dochází k neúplnému vytlačení magnetických polí z materiálu a jejich rozdílnému chování při postupném zahřívání.

Při běžné supravodivosti dochází k párování 1/2 elektronů do tzv. Cooperových párů, ty se potom mohou samostatně, nebo v trojicích pohybovat supravodivým materiálem. V materiálu YPtBi však dochází ke zvláštnímu chování, kdy jsou pozorovány tzv. Blochovy elektrony, které dokáží tvořit skupiny po pěti nebo sedmi párech 3/2 elektronů.

Nový materiál a netradiční druh supravodivosti otevírají dveře nové větvi výzkumu. Kolem supravodivých materiálů s 3/2 spinem však zatím zůstává spousta nezodpovězených otázek, včetně toho, jak vzniká vysokospinové párování elektronů.