1986 yılında bakır bazlı seramik malzemelerde — kupratlarda — süperiletkenliğin keşfi fizikçilerin görüşlerini altüst etti. Süperiletken duruma geçiş sıcaklığı birdenbire önceki sınırın birkaç kat üzerine çıktı ve olguyu örgü titreşimleriyle açıklayan alışılmış BCS teorisi işlemez hale geldi.
Radboud Üniversitesi ve HFML-FELIX'ten Profesör Nigel Hussey'in önderliğindeki uluslararası bir ekip, Çin, Birleşik Krallık ve ABD'den meslektaşlarıyla birlikte nihayet kilit mekanizmayı buldu. Araştırmacılar, lantan-seryum-bakır oksit gibi elektron katkılı kupratlarda elektronların tam da spin dalgalanmalarıyla — atomların küçücük manyetik momentlerinin hızlı titreşimleriyle — etkileşim sayesinde çiftler oluşturduğunu gösterdi.
Bunu kanıtlamak için bilim insanları, uzunluğu boyunca kritik sıcaklığın yumuşak bir gradyan gösterdiği özel bir ince film oluşturdular. Litografik kontaklar, aynı düzensizlik düzeyini koruyarak farklı geçiş sıcaklığı değerlerinde direnci ölçmeyi mümkün kıldı. Güçlü manyetik alanlardaki veri analizi şunu ortaya koydu: direncin başlıca kaynağı elektronların dalgalanan spinler üzerinde saçılmasıdır ve bu etkileşimin gücü süperiletkenlik sıcaklığıyla doğrudan ilişkilidir.
Benzetme basittir: elektron akışını metroda bir insan kalabalığı gibi düşünün. Spin dalgalanmaları, sıradan bir metalde harekete engel olan, ancak kupratlarda elektronların çiftler halinde «birbirine kenetlenmesine» ve kayıpsız hareket etmesine yardımcı olan komşulardan gelen ani «dürtmelerdir». Belirleyici olanın iyon titreşimleri değil, tam da bu bağ olduğu ortaya çıktı.
Ancak çalışma ikinci ve henüz bilinmeyen bir «bileşeni» de ortaya koydu. Spinlerle etkileşimi güçlendirseniz bile, diğer kuprat ailelerinde gözlenen rekor sıcaklıklara ulaşmak mümkün değildir. Eksik etkenin araştırılması artık teorisyenlerin başlıca görevi haline geliyor.
Sonuçlar Nature Physics'te yayımlandı ve yüksek sıcaklık süperiletkenlerinin pahalı soğutma gerektirmeden erişilebilen sıcaklıklarda çalışabileceği anı yaklaştırıyor. Bu, son derece verimli elektrik iletim hatlarına, tıp için güçlü mıknatıslara ve geleceğin kuantum teknolojilerine giden yolu açacak.
