Kapak Görsel: Argonne National Laboratories

Elektronların etkileşimleri süreci, ölçüm ve analiz yapabilmek için çok hızlı bir süreçtir. Buna rağmen bir grup bilim insanı cesaretlerini yitirmediler ve gözlem yapabilmelerine olanak tanıyan, yüksek-sıcaklık iletkenliği etkisine sahip oldukça karmaşık bir bakımlık film-edit sistemi tasarladılar. Araştırma sonuçları 9 Mart 2015 Pazartesi günü Nature Physics 'de yayınlandı.

Süper-iletkenler kendilerini teknoloji için potansiyel olarak çok ilginç kılan bazı özelliklere (örneğin; manyetik kaldırma tren uygulamaları gibi) sahiptirler. Bu süper-iletkenlerin sıradışı özelliklerinin doğru uygulamalarına giden yol mutlak sıfıra yakın aşırı düşük sıcaklıklarda çalışıyor olmasından kaynaklı olarak engellendi ve dolayısıyla da pratik olarak uygulanamadı. Bakır oksit yapılı süper-iletkenler yüksek sıcaklıkta çalışır durumda olması sayesinde daha umut vadeden bir noktada ancak ortam sıcaklığında süper-iletken sentezi imkanı oldukça uzak bir hedef olarak duruyor. Ana engel ise bakır oksiti süper-iletkene çeviren mekanizmaya dair kavrayışın yetersizliği.

10 femto saniyelik ölçüm

Temel sorunlardan birisi materyal içerisindeki elektron etkileşimlerinin direkt ya da bazı "ertelenmiş" etkileşimden kaynaklanan dolaylı bir an olup olmadığına dair kavrama sorunu. Bu soruyu yanıtlamak için, "gerçek yaşamdaki" sürece bakmamız gerekiyor, fakat bu sürecin alışılmadık bir hıza sahip olması cevap arayışını da basit olmaktan çıkarıyor.

Catholic University 'den Claudio Giannetti: "Bulduğumuz çözüm ultra hızlı ışık titreşimlerinin kullanılmasına dayanıyor ve 10 femto saniye sürüyor." diyor.

Milan Politeknik Üniversitesi Fizik Bölümü'nde ultra hızlı spektroskopi laboratuvarından Giulio Cerullo ise:"Bu ölçümleri yapabilmek için, laboratuvarlarımız; 10 femto saniyeden daha kısa süren farklı renklerin ışık titreşimlerini ölçme ve oluşturma kapasitesine sahip eşsiz bir deney aparatı geliştirdi." diyor.

Yüksek-hızda fotoğraflama tekniği 100 yıldan daha fazla bir süre önce Eadweard Muybridge tarafından icat edilmişti.

SISSA 'de araştırmacı ve makalenin yazarlarından Massimo Capone:

"Ünlü stroboskopik görüntüler ya da sinema ne yaptığımıza dair bir fikir verebilir. Muybridge biraz bizim gibiydi, hızlı hareket eden nesnelerin fotoğraflarını çekecekti ve hareketlerini birçok kareye bölecekti. Biz de benzer bir şey yaptık. Bunu çok daha küçük bir boyutta, sonsuz ışık titreşimlerini "shutter" gibi kullanarak süper-iletkenin özelliklerindeki ultra hızlı değişimleri gözlemeyi amaçladık." diyor.

Bilimciler bu tekniği yüksek sıcaklıklardaki bakır oksit süper iletkenlerinin farklı gruplarına uyguladılar, dolayısıyla katıda "en hızlı yavaş süreç" olarak tanımladıkları şeyi ölçmede başarılı oldular ve bulguları da süper-iletkenlerdeki elektron etkileşimleri elektronların spinlerinden kaynaklanıyor hipotezlerini destekler yönde.

Capone: "Genelde, bir katıdaki elektron etkileşimleri neredeyse anlık olan doğrudan etkileşimlere ve elektronların diğer parçacıklarla etkileşim durumlarında ortaya çıkan "ertelenen" etkileşimlere ayrılabilir. "Ertelenen" etkileşimlere ayrılması süreci süper-iletkenliğin oluşması için temeldir." diyor.

Bu çalışmada, ilk defa olarak elektronun, elektron spini ve manyetizmaya bağlı uyarımların yeni bir grubuyla eşleşmesinin ölçüldüğünü görüyoruz. Giannetti; bu eşleşmenin yalnızca 10 femto saniyelik bir aralıkta meydana gelmesinden kaynaklı olarak, bugüne kadar deneysel analizlerle ulaşılmasının imkansız olduğunu söylüyor.

Teknik; yüksek sıcaklıklardaki süper-iletkenlerdeki ultra hızlı süreçlere dair yeni bir pencere açıyor.

---

Makale Referansı: S. Dal Conte, L. Vidmar, D. Golež, M. Mierzejewski, G. Soavi, S. Peli, F. Banfi, G. Ferrini, R. Comin, B. M. Ludbrook, L. Chauviere, N. D. Zhigadlo, H. Eisaki, M. Greven, S. Lupi, A. Damascelli, D. Brida, M. Capone, J. Bonča, G. Cerullo, C. Giannetti. Snapshots of the retarded interaction of charge carriers with ultrafast fluctuations in cuprates. Nature Physics, 2015; DOI:10.1038/nphys3265

Kaynak: Sissa Medialab, http://www.alphagalileo.org/ViewItem.aspx?ItemId=150497&CultureCode=en