Liên hiệp các hội khoa học và kỹ thuật Việt Nam
Thứ hai, 27/07/2009 23:46 (GMT+7)

Siêu dẫn nhiệt độ cao nền sắt tiết lộ cơ chế siêu dẫn mới

Hiện tượng siêu dẫn xảy ra khi một vật liệu bị làm lạnh dưới một nhiệt độ nhất định và khi đó các điện tử dẫn trong vật liệu sẽ kết thành các cặp và truyền dẫn mà không có điện trở. Khe năng lượng siêu dẫn, một tính chất vật lý quan trọng trong chất siêu dẫn, là năng lượng cần thiết để phá hủy một trong số các cặp đó. Thật vậy, đo đạc một cách chính xác bản chất của khe năng lượng đóng vai trò quyết định trong việc hiểu được bản chất vật lý của hiện tượng siêu dẫn. Trong các vật liệu siêu dẫn nhiệt độ thấp truyền thống ví dụ như chì, các nhà vật lý đã biết rằng khe năng lượng của nó là đối xứng hoàn hảo đối với chiều mômen xung lượng của điện tử. Các vật liệu siêu dẫn này có thể mô tả bằng lý thuyết siêu dẫn BCS phát triển bởi John Bardeen, Leon Cooper và Robert Schrieffer vào năm 1957. Lý thuyết này đã chỉ ra rằng các cặp điện tử được tạo ra là kết quả của tương tác giữa các điện tử với dao động mạng tinh thể trong vật liệu.

Tuy nhiên, trong các vật liệu khác ví dụ như các vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao dựa trên hợp chất ôxit đồng (cuprate superconductors), khe năng lượng không đối xứng một cách hoàn hảo, nhưng cũng phân chia thành các thùy riêng biệt được mô tả như đối xứng sóng d (d-wave symmetry). Do lý thuyết BCS đòi hỏi một khe năng lượng đối xứng, do đó lý thuyết này không thể sử dụng để lý giải các tính chất siêu dẫn nhiệt độ cao. Trong khi dường như có một mối tương quan lớn giữa các khe năng lượng với tính chất đối xứng bất thường và tính siêu dẫn nhiệt độ cao, các nhà vật lý lại vẫn đang cố gắng hiểu cơ chế kết cặp trong các vật liệu này.

Đối xứng hay không đối xứng?

Vấn đề càng bị phức tạp hóa hơn khi mà họ vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao mới trên nền các hợp chất của sắt-arsene được các nhà vật lý phát hiện năm trước không có các tính chất khớp với các mô hình BCS hay kiểu ôxit đồng. Khi đo đạc khe năng lượng của các vật liệu này bằng kỹ thuật chuẩn phổ phát xạ phân giải góc (Angle-resolved photoemission spectroscopy - ARPES), khe năng lượng xuất hiện dạng đối xứng nhưng lý thuyết BCS bất lực trong việc giải thích tại sao chúng lại mang tính siêu dẫn ở nhiệt độ khá cao. Một số nhà vật lý đã nhận ra rằng một vật liệu siêu dẫn có thể có khe năng lượng đối xứng hoàn hảo về mặt độ lớn, nhưng với một trạng thái dương cho một vài điện tử và một trạng thái âm cho một số khác. Một khe năng lượng với đối xứng "S±" có thể liên quan đến các tính chất nhiệt độ cao của hợp chất sắt-arsene.

Mới đây, Ray Osborn cùng các cộng sự ở các Phòng thí nghiệm Quốc gia Argons và Oak Ridge, và Đại học Northwestern (Hoa Kỳ), cùng các cộng sự tại Phòng thí nghiệm Rurtherford Appletion (RAL,Anh quốc) đã sử dụng kỹ thuật tán xạ netron không đàn hồi để tìm ra một bằng chứng thực nghiệm đầu tiên cho đối xứng S± trong vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao nền sắt (Ba 0.6K0.4Fe 2As 2).

Merlin tiết lộ kích thích từ

Nhóm đã sử dụng phổ kế Merlin tại hệ thiết bị tán xạ neutron ISIStại RAL. Chùm neutron xung được sử dụng để bắn phá vật liệu, và phân bố năng lượng cũng như xung lượng của neutron tán xạ được đo đạc. Nhóm đã tìm ra rằng neutron đã tạo ra một kích thích từ trong vật liệu ở tại một giá trị xung lượng và năng lượng mà họ tin rằng chỉ có thể xảy ra nếu khe năng lượng có đối xứng S±. Theo Osborn, đối xứng này chưa từng được phát hiện trước đó bởi vì kỹ thuật ARPES không nhạy với các trạng thái của khe.

Osbon phát biểu trên physicsworld.com rằng đối xứng S± “ có một hệ quả hết sức sâu sắc cho bản chất tương tác cặp ”. Không giống như tương tác BCS, là tương tác húttrong khoảng cách gần, Osbon nói rằng đối xứng S± có ngụ ý là cơ chế cặp trong các vật liệu siêu dẫn là tương tác đẩy ở khoảng cách gần và là tương tác hút ở khoảng cách xa. “ Đó là một thôngtin cực kỳ quan trọng cho các nhà lý thuyết ” – Osbon nói, nhưng cũng cảnh báo rằng “ Nó không nói cơ chế chính xác thực ra là gì ?”.

Theo Igor Mazin ở Phòng thí nghiệm Nghiên cứu Hải quân ở Washington, phát hiện này có nghĩa là nhiều khả năng cơ chế này tạo ra tính siêu dẫn trong các vật liệu siêu dẫn nhiệt độ cao sắt-arsene, khác hẳn với cơ chế trong các vật liệu siêu dẫn hợp chất đồng hoặc siêu dẫn nhiệt độ thấp truyền thống. Mazin cũng chỉ ra rằng đối xứng S± cũng đồng nghĩa với việc từ tính cũng hầu như được tạo ra trong tương tác cặp và nếu hiểu được một cách rõ ràng tronng các vật liệu sắt-arsene sẽ là một then chốt trong việc hiểu tính siêu dẫn của chúng. Osbon cùng các đồng nghiệp cũng đang lập các kế hoạch để thực hiện thêm các thí nghiệm nhiễu xạ neutron trên mẫu đơn tinh thể, mà có khả năng sẽ tiết lộ thêm nhiều thông tin lý thú. Có thể xem chi tiết công trình vừa công bố trên Nature 456 930 .

Xem Thêm

Thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức
Sáng ngày 28/7, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) đã phối hợp với Viện Khoa học và Quản lý kinh tế (IESEM) tổ chức hội thảo "Thực trạng và giải pháp thúc đẩy khởi nghiệp đổi mới sáng tạo gắn với tự tự tạo việc làm cho thanh niên trí thức trong bối cảnh Cách mạng công nghiệp 4.0".
Thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý năng lượng - Giải pháp then chốt giảm phát thải nhà kính
Ngày 17/12, tại phường Bà Rịa, thành phố Hồ Chí Minh (TP.HCM), Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Sở Công Thương TP.HCM, Trung tâm Chứng nhận Chất lượng và Phát triển Doanh nghiệp và Công ty Cổ phần Tập đoàn Vira tổ chức Hội thảo khoa học “Giải pháp thúc đẩy ứng dụng AI trong quản lý, sử dụng năng lượng hiệu quả nhằm giảm phát thải khí nhà kính”.
Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách
Trong hai ngày 12-13/11, tại tỉnh Cao Bằng, Liên hiệp các Hội KH&KT Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PanNature) và Liên hiệp các Hội KH&KT tỉnh Cao Bằng tổ chức Chương trình chia sẻ “Thúc đẩy vai trò của Liên hiệp các Hội KH&KT địa phương trong bảo tồn đa dạng sinh học và thực thi chính sách”.
Thúc đẩy ứng dụng thực tiễn của vật liệu tiên tiến trong sản xuất năng lượng sạch
Ngày 24/10, tại Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp với Hội Khoa học Công nghệ Xúc tác và Hấp phụ Việt Nam (VNACA) tổ chức Hội thảo khoa học “Vật liệu tiên tiến ứng dụng trong sản xuất nhiên liệu tái tạo và giảm phát thải khí nhà kính”.
Dựa vào thiên nhiên để phát triển bền vững vùng núi phía Bắc
Đó là chủ đề của hội thảo "Đa dạng sinh học và giải pháp dựa vào thiên nhiên cho phát triển vùng núi phía Bắc" diễn ra trong ngày 21/10, tại Thái Nguyên do Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (Vusta) phối hợp với Trung tâm Con người và Thiên nhiên (PANNATURE) phối hợp tổ chức.
Muốn công tác quy hoạch hiệu quả, công nghệ phải là cốt lõi
Phát triển đô thị là một quá trình, đô thị hoá là tất yếu khách quan, là một động lực quan trọng cho phát triển kinh tế - xã hội nhanh và bền vững. Trong kỷ nguyên vươn mình, quá trình đô thị hoá không thể tách rời quá trình công nghiệp hoá - hiện đại hoá đất nước...
Hội thảo quốc tế về máy móc, năng lượng và số hóa lần đầu tiên được tổ chức tại Vĩnh Long
Ngày 20/9, tại Vĩnh Long đã diễn ra Hội thảo quốc tế về Máy móc, năng lượng và số hóa hướng đến phát triển bền vững (IMEDS 2025). Sự kiện do Hội Nghiên cứu Biên tập Công trình Khoa học và Công nghệ Việt Nam (VASE) - hội thành viên của Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật Việt Nam (VUSTA) phối hợp cùng Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long (VLUTE) tổ chức.

Tin mới

Vận dụng tư tưởng Hồ Chí Minh về công tác thông tin khoa học và công nghệ trong kỷ nguyên vươn mình của dân tộc
Trong giai đoạn phát triển mới, khoa học, công nghệ, đổi mới sáng tạo và chuyển đổi số đang trở thành những động lực quan trọng của tăng trưởng, trong đó thông tin khoa học và công nghệ (KH&CN) ngày càng được xem là nguồn lực chiến lược. Việc vận dụng tư tưởng Hồ Chí Minh về công tác thông tin KH&CN có ý nghĩa thiết thực, góp phần xây dựng nền tảng tri thức phục vụ phát triển nhanh và bền vững.
Chủ tịch Hội đồng Lý luận Trung ương Nguyễn Xuân Thắng: Doanh nghiệp phải là chủ thể kiến tạo tăng trưởng và đổi mới mô hình kinh tế
Chủ tịch Hội đồng Lý luận Trung ương Nguyễn Xuân Thắng nhấn mạnh, đất nước đang rất cần một bước chuyển về chất sâu sắc: lớn lên bằng năng suất, mạnh lên bằng sáng tạo và đi xa bằng trách nhiệm. Trong đó, doanh nghiệp chính là lực lượng tiên phong trong sự nghiệp đổi mới...
Chủ tịch Bùi Thị Minh Hoài dự Đại hội đại biểu toàn quốc Hội Luật gia Việt Nam lần thứ XV, nhiệm kỳ 2026-2031
Sáng 7/10, tại Hà Nội, Đại hội đại biểu toàn quốc Hội Luật gia Việt Nam lần thứ XV, nhiệm kỳ 2026-2031 đã diễn ra phiên trọng thể. Bà Bùi Thị Minh Hoài - Ủy viên Bộ Chính trị, Bí thư Trung ương Đảng, Chủ tịch Ủy ban Trung ương MTTQ Việt Nam dự và phát biểu chỉ đạo tại Đại hội.
Lào Cai: Ra mắt "lá chắn số" CDSH E-learning bảo vệ thanh niên trên không gian mạng
Sáng 6/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Lào Cai phối hợp cùng Trung tâm Phát triển Khoa học công nghệ và Chăm sóc sức khỏe cộng đồng (YENBAI CDSH) và Câu lạc bộ Trí thức trẻ tổ chức Sự kiện ra mắt Bộ công cụ tự học trực tuyến CDSH E-learning. Sự kiện thuộc khuôn khổ Dự án “Thanh niên trong công tác phòng ngừa rủi ro trên không gian mạng” do Liên minh Châu Âu tài trợ.
Hội nghị Trung ương 4: Phát huy sức sáng tạo con người trong giai đoạn phát triển mới
Phát biểu tại Khai mạc Hội nghị lần thứ Tư Ban Chấp hành Trung ương Đảng, khóa XIV, Tổng Bí thư, Chủ tịch nước Tô Lâm nêu rõ, Hội nghị Trung ương lần thứ Tư vừa phải giải quyết những điều kiện để thực hiện hiệu quả các quyết sách, vừa phải chuẩn bị cơ sở lý luận, tổ chức và con người cho sự phát triển lâu dài của đất nước.
Lào Cai: Thúc đẩy tiếp cận tín dụng xanh trong chuỗi giá trị bảo vệ rừng
Ngày 5/10, Liên hiệp các Hội Khoa học và Kỹ thuật tỉnh Lào Cai phối hợp với Trung tâm Phát triển Khoa học Công nghệ và Chăm sóc sức khỏe cộng đồng (YENBAI CDSH) tổ chức Hội thảo “Tài chính vi mô, tín dụng xanh và khả năng tiếp cận vốn của các chủ thể kinh tế quy mô nhỏ trong chuỗi giá trị bảo vệ rừng”.
Lâm Đồng: Hội thảo Giải pháp phát triển kinh tế ban đêm đến năm 2030
Sáng 1/10, tại Trung tâm Hành chính tỉnh Lâm Đồng, Sở Văn hóa, Thể thao và Du lịch phối hợp với Trường Đại học Kinh tế - Tài chính TP Hồ Chí Minh tổ chức Hội thảo khoa học về phát triển kinh tế ban đêm tỉnh Lâm Đồng. Với sự tham dự của đại diện lãnh đạo UBND tỉnh, lãnh đạo các sở, ban, ngành, địa phương cùng gần 100 chuyên gia, nhà khoa học, nhà quản lý và đại diện cộng đồng doanh nghiệp.