Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Warwick κατέρριψαν μια επιστημονική παραδοχή τεσσάρων δεκαετιών, αποδεικνύοντας ότι ένα υλικό που θεωρούνταν ομοιόμορφο αποτελεί στην πραγματικότητα ένα «μωσαϊκό» διαφορετικών κρυσταλλικών δομών.
Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review Letters σε συνεργασία με το Ευρωπαϊκό Ευρωπαϊκό Σύνχροτρον (ESRF) στη Γαλλία, εξέτασε το εσωτερικό των χαλκούχων υπεραγωγών (cuprates), οι οποίοι άγουν τον ηλεκτρισμό με μηδενική αντίσταση σε ασυνήθιστα υψηλές θερμοκρασίες.
Ένα κρυμμένο μωσαϊκό στο εσωτερικό του κρυστάλλου
Για σαράντα χρόνια, οι περισσότερες θεωρίες υπέθεταν ότι η κρυσταλλική δομή αυτών των υλικών είναι απόλυτα ομοιόμορφη. Χρησιμοποιώντας την προηγμένη τεχνική τρισδιάστατης περίθλασης ακτίνων Χ, η οποία λειτουργεί παρόμοια με μια αξονική τομογραφία σε ατομικό επίπεδο, οι επιστήμονες κατάφεραν να χαρτογραφήσουν το εσωτερικό του υλικού.
Αποκάλυψαν ότι ο κρύσταλλος χωρίζεται σε περιοχές με δύο ελαφρώς διαφορετικές ατομικές διατάξεις. Τα όρια μεταξύ αυτών των περιοχών είναι εκατοντάδες φορές ευρύτερα από το αναμενόμενο, λειτουργώντας σχεδόν ως ανεξάρτητες δομές.
Ο επικεφαλής της μελέτης, καθηγητής Mark Senn, σημείωσε ότι οι υπερβολικά ευρείες αυτές περιοχές ορίων πιθανότατα λειτουργούν ανταγωνιστικά προς την υπεραγωγιμότητα. Η ανακάλυψη αυτή εξηγεί γιατί ορισμένα υλικά αποδίδουν καλύτερα από άλλα και επιβάλλει την επανερμηνεία υφιστάμενων μετρήσεων.
Νέες προοπτικές για την έρευνα των υλικών
Η ερευνητική ομάδα εκτιμά ότι αυτή η κρυφή ετερογένεια είναι κοινό χαρακτηριστικό σε ολόκληρη την οικογένεια των χαλκούχων υπεραγωγών. Παράλληλα, η συγκεκριμένη μέθοδος τρισδιάστατης απεικόνισης, η οποία κατέστη εφικτή μετά τη διαμόρφωση του ESRF, ανοίγει τον δρόμο για τη λεπτομερή εξέταση πληθώρας νέων υλικών και την κατανόηση της συμπεριφοράς τους.
