क्वांटम पदार्थ CsV3Sb5 का तनाव दो अतिचालक अवस्थाओं को अलग करता है

द्वारा संपादित: Svitlana Velhush

क्वांटम पदार्थों की दुनिया में कागोमे धातु CsV3Sb5 जितना विवाद पैदा करने वाला यौगिक शायद ही कोई और हो। त्रिभुजों के जालक पर वैनेडियम परमाणुओं वाला यह परतदार क्रिस्टल 94 केल्विन तक ठंडा करने पर आवेश घनत्व तरंग बनाता है, और 2,5–3 केल्विन पर अतिचालक अवस्था में चला जाता है। वर्षों के प्रयोगों ने परस्पर विरोधी नतीजे दिए: कुछ मापन पूरी तरह खुली ऊर्जा गैप वाली सामान्य अतिचालकता की ओर संकेत करते थे, तो कुछ उन गाँठों की ओर जहाँ गैप लुप्त हो जाता है।

ओकायामा विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने, सहायक प्रोफेसर शिंजी कावासाकी और प्रोफेसर गो-चिन झेंग के नेतृत्व में, CsV3Sb5 क्रिस्टलों पर एकअक्षीय तनाव लगाया। पीज़ोइलेक्ट्रिक सेल की सहायता से उन्होंने नमूने को एक दिशा में खींचा और साथ ही नाभिकीय चतुर्ध्रुवीय अनुनाद विधि से गुणों का मापन किया। Physical Review Letters में प्रकाशित परिणामों ने दिखाया कि इस पदार्थ में एक नहीं, बल्कि ऊर्जा में निकट दो अतिचालक अवस्थाएँ हैं।

0,9 प्रतिशत के तनाव पर अतिचालक अवस्था में संक्रमण का तापमान 3,0 से बढ़कर 3,6 केल्विन हो गया। साथ ही आवेश घनत्व तरंग लगभग अपरिवर्तित रही। द्रवस्थैतिक दबाव के विपरीत, जो दोनों परिघटनाओं को एक साथ प्रभावित करता है, एकअक्षीय तनाव अतिचालकता को स्वतंत्र रूप से नियंत्रित करने की सुविधा देता है।

अधिकतम तनाव के अधीन पदार्थ ने दो स्पष्ट संक्रमण दिखाए। पहला, 3,6 केल्विन पर, गाँठयुक्त (अपरंपरागत) अवस्था के अनुरूप था, और दूसरा — 3,0 केल्विन पर — गाँठरहित (अधिक सामान्य) अवस्था के। गाँठयुक्त घटक का हिस्सा 10 से बढ़कर 26 प्रतिशत हो गया। इस प्रकार तनाव केवल तापमान ही नहीं बढ़ाता, बल्कि दो युग्मन चैनलों के बीच संतुलन को भी खिसका देता है।

नाभिकीय चतुर्ध्रुवीय अनुनाद ने परमाणु स्तर तक झाँकने और स्थानीय इलेक्ट्रॉनिक वातावरण के आधार पर इन अवस्थाओं में भेद करने की सुविधा दी। विभिन्न समूहों के पहले के परस्पर विरोधी आँकड़ों की अब व्याख्या मिलती है: दोनों अवस्थाएँ लगभग अपह्रासी रूप से सहअस्तित्व में हैं, और भिन्न विधियाँ उन्हें भिन्न-भिन्न ढंग से तौलती थीं।

यह खोज CsV3Sb5 को भ्रम के स्रोत से एक सुविधाजनक आदर्श तंत्र में बदल देती है। अब वैज्ञानिक जालक को विकृत करके प्रत्येक युग्मन चैनल का अलग-अलग अध्ययन कर सकते हैं। ऐसी पद्धति अन्य असामान्य अतिचालकों में अतिचालकता और प्रतिस्पर्धी क्रमों को अलग करने का एक सामान्य साधन बन सकती है।

हालाँकि CsV3Sb5 में संक्रमण का तापमान अभी व्यावहारिक उपयोग के लिए बहुत कम है, दोनों अवस्थाओं की प्रतिस्पर्धा की क्रियाविधियों को समझना हमें उच्चतर अतिचालकता तापमान वाले पदार्थ बनाने के और निकट ले जाता है। क्रिस्टल का तनाव क्वांटम गुणों को नियंत्रित करने का एक नया तरीका खोलता है।

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स्रोतों

  • Stretching a Quantum Material Splits Its Superconductivity in Two

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