Die Entdeckung von Hochtemperatur-Supraleitern aus Cuprat im Jahr 1986 beeinflusste die Wissenschaft und Technologie deutlich. Sie fasziniert weiterhin die Forscher auf den Gebieten der kondensierten Materie und der Materialwissenschaften, weil sie die höchste Übergangstemperatur zur Supraleitfähigkeit und ein unkonventionelles elektronisches Verhalten aufweist. Der zugrunde liegende Mechanismus der Supraleitfähigkeit ist allerdings noch ein ungelöstes Rätsel. Die Suche nach den allgemeinen Zusammenhängen zwischen dem Supraleitungszustand und seinen benachbarten Quantenzuständen wird als ein effektiver Ansatz angesehen, um den Mechanismus der Hochtemperatur-Supraleitung zu ergründen.
Professor Sun Lilings Team vom Institute of Physics (IOP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften gelang in Zusammenarbeit mit anderen Teams kürzlich die Entdeckung des druckinduzierten Quantenübergangs vom supraleitenden Zustand in einen isolatorähnlichen Zustand in bismutbasierten Cuprat-Supraleitern. Dafür kamen ihre modernen Hochdruckmessungen vor Ort zum Einsatz. An dem Projekt wirkten außerdem die Professoren Xiang Tao, Zhou Xingjiang und hu Jiangping Hu vom IOP mit, sowie Professor Gu Genda vom Brookhaven National Laboratory und Professor Lin Chengtian vom Max-Planck-Institut für Festkörperforschung.
Diese experimentellen Ergebnisse offenbaren, dass der beobachte Quantenphasenübergang universell für Cuprat-Supraleiter gilt, die Bismut enthalten – ungeachtet des Dotierungs-Levels und der Anzahl der Kupferoxid (CuO2)-Ebenen in einer einzelnen Zelle.
Für sie ist es ist eine große Überraschung, dass das System in einen isolatorähnlichen Zustand eintritt, nachdem die Supraleitfähigkeit vollständig unterdrückt wurde. Es ist bekannt, dass der Grundzustand des lochdotierten, nicht-supraleitenden Cuprats ein metallischer Zustand ist und normalerweise würde man erwarten, dass sich die Bandbreite unter Ausübung von Druck erhöhen sollte.
Infolge dessen sollte das System metallischer werden und nicht isolatorähnlich. Die Entdeckung des universellen Quantenübergangs stellt eine neue Herausforderung und eine neue Möglichkeit dar, um den Mechanismus der Supraleitfähigkeit in diesen Materialien besser zu verstehen.
Die Studie mit dem Titel „Quantum phase transition from superconducting to insulating-like states in a pressurized cuprate superconductor“ wurde im Journal Nature Physics veröffentlicht. Die Studie wurde von der National Science Foundation of China, dem chinesischen Wissenschafts- und Technologieministerium und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften unterstützt.
(THK)
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