Demostramos métodos para sintetizar de manera confiable cristales individuales de diteluro de uranio que cualquiera de los superconductores no lo hace, lo cual es crucial para estudiar la superconductividad exótica de espín-triplete. Siguiendo esta receta de transporte de vapor, produciremos de manera confiable muestras de diteluro de uranio que exhiben superconductividad a granel. Esto no se logra utilizando otros métodos.
Este método afecta la investigación sobre el espín-triplete y la superconductividad topológica, así como los electrones correlacionados. Todas estas áreas caen en el campo de los materiales cuánticos. Demostrando el procedimiento estará Sheng Ran, un profesor asistente en la Universidad de Washington en St.Louis que es un investigador postdoctoral en mi grupo.
Comience sopesando la cantidad adecuada de telurio elemental dependiendo de la cantidad de uranio limpio en la proporción atómica de uranio a telurio de dos a tres. Pesar una cantidad adecuada de yodo para ser utilizado durante la síntesis. Seleccione las longitudes de los tubos para que el tubo abarque el horno y cada extremo se encuentre en una de las zonas de temperatura, asegurándose de que el diámetro encaje bien en el horno.
Cierre un extremo de un tubo de cuarzo fundido con una antorcha de hidrógeno o cualquier antorcha que produzca suficiente calor para ablandar el cuarzo fundido. Una vez que el tubo esté lo suficientemente frío, coloque todos los materiales en el tubo de cuarzo. Cubra el tubo y use una bomba de vacío para evacuar el tubo y sellar el tubo con la antorcha.
Inserte el tubo en un horno de tubo horizontal de dos zonas, asegurando que todas las materias primas se deslicen hacia el lado caliente del tubo. Durante 12 horas, caliente el lado caliente del tubo a 1, 060 grados Celsius, el otro lado a 1, 000 grados Celsius y mantenga la temperatura durante una semana. Luego apague el horno para permitir que el tubo se enfríe lentamente para alcanzar la temperatura ambiente.
Pesar el uranio y el telurio de acuerdo con la relación atómica de uno a tres. Coloque todos los materiales en un crisol de alúmina de dos milímetros. Una vez que el tubo esté lo suficientemente frío, coloque los dos crisoles en un tubo de cuarzo que tenga un diámetro interior de 14 milímetros.
Cierre un extremo de un tubo de cuarzo fundido con una antorcha. Después de cortar el tubo, use una bomba de vacío seco para evacuar el tubo y luego selle el tubo con la antorcha. Coloque el tubo de cuarzo sellado en un crisol de alúmina de 50 mililitros para usarlo como recipiente exterior para mayor estabilidad.
Coloque el crisol que contiene el tubo de cuarzo en un horno de caja, luego caliente y enfríe el horno como se describe en el manuscrito de texto. Prepare una centrífuga con un rotor oscilante y cucharones de metal. Use las pinzas del horno para sacar el tubo de cuarzo del horno, invierta el tubo y haga girar el tubo a 2, 500 veces G durante 10 a 20 segundos para separar el telurio líquido adicional de los cristales de diteluro de uranio.
Deje que el tubo se enfríe a temperatura ambiente. Los cristales obtenidos utilizando el transporte químico de vapor y los cristales cultivados en flujo se veían similares y no eran fácilmente distinguibles por inspección visual. Las mediciones de difracción de rayos X se realizaron en cristales individuales triturados obtenidos de ambas técnicas para confirmar la estructura cristalina.
La estructura cristalina fue similar utilizando ambas técnicas sin signos de fases de impureza. La relación de resistencia residual del cristal cultivado con flujo es 15 veces menor que la relación de resistencia residual del cristal de transporte de vapor químico, lo que indica más impurezas o defectos cristalográficos en la muestra cultivada de flujo y es responsable de la dispersión más fuerte de los electrones de conducción y una mayor resistencia residual. La susceptibilidad magnética de los cristales cultivados utilizando ambas técnicas fue similar.
La susceptibilidad magnética aumentó bruscamente a bajas temperaturas y mostró un ligero cambio de pendiente a aproximadamente 10K debido a la coherencia del condominio. La parte más importante de ambos procesos es sellar el tubo de cuarzo correctamente. Un mal sellado del tubo de cuarzo puede provocar una reacción no deseada con el aire, lo que puede ser un peligro para la seguridad.
