Pristupačnost
Popis radova laboratorija
Eksperimentom koji je u potpunosti zamišljen i proveden na Fizičkom odsjeku postignut je značajan pomak u teorijskom razumijevanju mehanizma dopiranja i supravodljive valne funkcije visokotemperaturnih kupratnih supravodiča. Članovi Fizičkog odsjeka Damjan Pelc, Miroslav Požek, Vito Despoja i Denis Sunko predložili su teorijski okvir, proveli opsežne proračune i napravili eksperiment koji objašnjava kako dolazi do metalizacije u ovim kompleksnim spojevima.
Uspostavljanje metalnog stanja (metalizacija) preko dopiranja se obično zamišlja ili kao legiranje, u kojem se naboj dopanda dodaje već postojećoj metalnoj vrpci, ili kao stvaranje vrpce nečistoća, što se odvija u degeneriranim poluvodičima. Budući da su supravodljivi kuprati ionski kristali, za njih je moguć i treći mehanizam, kojeg je predložio S. Mazumdar 1989. g. - ionsko dopiranje. U tom slučaju naboj dopanda ostaje lokaliziran, ali se njegovo električno polje pomiče kemijsku vezu između bakra i kisika iz ionske u metalnu granicu. Dokaz ovog neobičnog mehanizma metalizacije jest da zamijenom bakra cinkom, cinkova nečistoća lokalno uništi metal oko sebe, i napravi otok ionskog izolatora. Kada ovaj mehnaizam ne bi vrijedio tada bi slobodni elektroni metala zasjenili cinkovu nečistoću. Upravo takav ‘izolatorski otok’ oko cinka je detektiran u ovom radu.
Mjerenje nuklearne kvadrupolne rezonancije (NQR) na jezgri 67Zn, samo je po sebi svjetska premijera, jer iako se zamjena bakra cinkom u kupratima proučava različitim metodama već od 1987., nikome do sada nije uspjelo izolirati ovaj specifični signal.
Dopiranje cinkom je prvotno pobudilo golem interes zbog snažnog rušenja temperature supravodljivog prijelaza kod svih kuprata. Vjeruje se da ono na neki način ometa mehanizam supravodljivosti kojeg još nitko nije uspio shvatiti. Uz najvažniji rezultat da okolina cinka nije metalna, mjerenja NQR-a pokazuju i iznenađujuće jaki lom kvadratne simetrije oko cinkovog mjesta. Taj efekt smo teorijski uspjeli objasniti kao razbijanje degeneracije kisikovih orbitala u jediničnoj ćeliji CuO2 ravnine, koja ima dva ekvivalentna kisika u odsustvu cinka. Slično se ruši supravodljivost kod strukturnog tzv. LTT prijelaza u lantanovom kupratu, što je pok. akademik S. Barišić još 1990. povezao sa razbijanjem degeneracije kisika kod tog prijelaza.
Na temelju neočekivane veze cinkovog i LTT efekta na visokotemperaturnu supravodljivost predložili smo jako simetrijsko ograničenje na valne funkcije supravodljivog stanja u svim kupratima: u njima se kisikove orbitale moraju pojavljivati u degeneriranim superpozicijama.
Članak Mechanism of metallization and superconductivity suppression in YBa2(Cu0.97Zn0.03)3O6.92 revealed by 67Zn NQR, D. Pelc, M. Požek, V. Despoja and D. K. Sunko, New J. Phys. 17 (2015) 083033, može se naći na linku http://dx.doi.org/10.1088/1367-2630/17/8/083033.
