निकेलेट सुपरकंडक्टर में क्यूप्रेट से अलग जोड़ी-निर्माण तंत्र मिला चीनी वैज्ञानिकों को

नानजिंग विश्वविद्यालय, चीन के विज्ञान एवं तकनीकी विश्वविद्यालय, हांगकांग पॉलिटेक्निक विश्वविद्यालय और अन्य चीनी संस्थानों के शोधकर्ताओं ने अतिचालकता -- किसी पदार्थ की बिना प्रतिरोध के बिजली प्रवाहित करने की क्षमता -- के पीछे के इलेक्ट्रॉनिक प्रक्रियाओं की जांच की, La3Ni2O7 (लैंथेनम निकेल ऑक्साइड) नामक निकेल-ऑक्साइड यौगिक में। बहुत अधिक दबाव में, यह यौगिक लगभग 80 केल्विन (माइनस 193 डिग्री सेल्सियस) तक के तापमान पर अतिचालकता दिखा चुका है। Nature Physics पत्रिका में प्रकाशित उनके निष्कर्ष बताते हैं कि विशेष रूप से तैयार की गई La3Ni2O7 फिल्मों में अतिचालकता, तांबा-आधारित क्यूप्रेट सुपरकंडक्टरों से अलग एक इलेक्ट्रॉन-जोड़ी तंत्र से पैदा होती है।

सह-वरिष्ठ लेखक प्रोफ़ेसर डोंगलाई फेंग ने Phys.org को बताया, 'बाइलेयर निकेलेट्स में अतिचालकता की खोज ने व्यापक दिलचस्पी जगाई है, जो असामान्य उच्च-तापमान अतिचालकता की खोज के लिए एक नया मंच देती है।' क्यूप्रेट्स के विपरीत, जहां एक ही इलेक्ट्रॉन ऑर्बिटल हावी रहता है, बाइलेयर निकेलेट्स में दो ऑर्बिटल ऊर्जा में एक-दूसरे के करीब स्थित होते हैं -- इससे यह सवाल उठता है कि इनके इलेक्ट्रॉन कैसे जोड़ी बनाकर अतिचालक बनते हैं।

इसका जवाब खोजने के लिए, टीम ने पहले नानजिंग विश्वविद्यालय में मॉलिक्यूलर-बीम एपिटैक्सी (molecular-beam epitaxy) तकनीक से उच्च-गुणवत्ता वाली, स्ट्रोंशियम-मिश्रित La3Ni2O7 फिल्में उगाईं, फिर सपाट परमाणु-स्तरीय नमूनों को एक विशेष अति-उच्च-निर्वात कंटेनर में शंघाई सिंक्रोट्रॉन रेडिएशन फैसिलिटी ले गई। वहां, शोधकर्ताओं ने एंगल-रिज़ॉल्व्ड फोटोएमिशन स्पेक्ट्रोस्कोपी (angle-resolved photoemission spectroscopy, ARPES) -- एक ऐसी तकनीक जो नमूने पर प्रकाश डालकर निकलने वाले इलेक्ट्रॉनों की ऊर्जा और गति मापती है -- का उपयोग कर पदार्थ के 'सुपरकंडक्टिंग गैप' यानी उस निषिद्ध ऊर्जा सीमा को सीधे मापा, जो इलेक्ट्रॉनों के अतिचालक जोड़े बनाने पर खुलती है।

इन मापों ने अतिचालक संक्रमण के दौरान यह गैप बनने का स्पष्ट, दोहराने योग्य प्रमाण दिया -- इस पदार्थ के लिए पहले कभी सीधे स्पेक्ट्रोस्कोपी से यह हासिल नहीं हुआ था। फिल्में बनाने वाली शोधकर्ताओं में से एक डॉ. वेनजी सन ने कहा, 'यहां सतह की गुणवत्ता ही सब कुछ है, और यह बहुत नाज़ुक है,' उन्होंने बताया कि टीम की सफलता से पहले, बीमटाइम के दौरान रात भर बारी-बारी से काम करना पड़ा।