新的研究表明,電子 - 原子周圍帶負電荷的顆粒 - 具有“個性”,並根據周圍有多少方式行動。
這一發現可能有助於解決有關的長期謎團電流在超導體中,載有這樣的電流而沒有能量損失。長期以來,物理學家一直在想,為什麼電子有時會隨著超導材料的涼爽而自由移動,而其他時間則堵塞了電流。
研究人員專注於所謂的高溫超導體,或在超高速高溫或絕對零的溫度下進行電能的材料(減去459.67華氏度,或減去273.15攝氏度)。他們使用電子顯微鏡檢查了一類基於丘比特的高溫超導體,或銅和氧化合物。酸奶通常是絕緣劑(意味著它們不會導致電力),但是當冷卻至約160度開爾文(負171攝氏度,或減去113攝氏度)並與氧氣混合時,相當於散佈在幾個丘比特分子中的幾個原子,它們會變成超級負責人的團隊,從Brookhaven National Sundoration Suffortors Suffortors Suffortors。 [超越銅:您從未聽說過的8個化學元素這是給出的
卡在電子
研究人員發現,用氧氣摻雜銅礦最初會導致一些電子凍結到位 - 一種稱為“條紋”的疾病。條紋干擾了超導性,因為卡住電子只允許自由電子向某些方向移動。
添加足夠氧研究研究員JCSéamusDavis表示,對丘比特人的表現似乎有很大的不同,因為丘比特再次充當半導體。
這似乎有效的原因與超導性發生的原因有關。通常,金屬會導電,因為原子具有不完整的外電子殼。例如,銅在其外殼中有一個電子,即使該殼有足夠的八個電子空間。這個額外的空間使電子可以像在自由浮動的海中一樣行動。連接電池會在電子上施加電場,所有電場都被吸引到了磁場的正面。電池還提供更多的電子,它們像康加線一樣沿著電線移動。但是,有阻力,因為電子也隨機反彈。
但是,如果金屬冷卻得足夠,則電子形成所謂的庫珀對。電子帶負電荷,因此它們在金屬中吸引帶正電荷的顆粒或離子,在移動時會留下略微密度的正電荷。正電荷吸引了其他自由電子,導致一對較弱的對,一個落後於另一對。
量子力學規則使他們可以在銅中航行而不會干擾。但是當溫度太高時,它不起作用,因為當電子徘徊時,對分解。 [古怪物理:自然界中最酷的小顆粒這是給出的
一種稱為摻雜的過程(其中化學物質都應用於金屬或其他物質),在材料中增加了“孔”,或者在缺乏電子的正電荷空間中。結果是,丘陵中的電子有更多的移動空間,這就是為什麼在寒冷的溫度下,卡住的電子(或“條紋”)消失了。
製作超導體
戴維斯說,雖然這種現象聽起來很深奧,但這是理解如何製造超導材料的重要一步。戴維斯說:“有數十個相互競爭的解釋。我們的實驗結果表明,這是一個簡單的解釋。”
在提高超導體溫度方面,還有很多工作要做。 Brookhaven團隊的實驗是在4度開爾文(Kelvin)或大約為450攝氏度(減去268攝氏度)的4度(c)。在較高的溫度下,必須使用摻雜的層酸鹽進行更多的實驗。也就是說,戴維斯指出,如果超導體可以在液氮的溫度下工作,而不是液態氦,那將大大降低成本。
同樣,知道需要防止“條紋”形成,可以指導工程師和科學家選擇要關注的物質以及如何進一步提高超導體的溫度。戴維斯說:“一旦材料科學家知道目標是什麼,他們就可以為此努力。”
即使有了這個新發現,超導體仍然存在奧秘。儘管戴維斯(Davis)的小組找到了一種減輕條紋現象的方法,但許多基本機制仍不清楚。
哈佛大學的博士候選人楊赫(Yang He)是一群研究超導性的科學家之一。他在他們的發現中說,無論材料中的電子在做什麼,電子都在部分進行和部分絕緣(稱為偽PSEUDOGAP)似乎都可以順利地進化。此外,偽隨相電子似乎也參與超導性。他說:“不知何故,電子在做兩件事。”
該研究出現在5月9日的《科學》雜誌上。
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