在绝缘材料的原子薄层中自发出现的量子混沌涡流困扰着物理学家,需要对模型进行修改,以解决一些紧迫的问题,以寻求理解。
美国普林斯顿大学和日本国家材料科学研究所的实验物理学家研究了从电子交通拥堵到穿越二维景观的超导高速公路的过渡点上量子涨落的自发出现。
“如何将超导相转变为另一个相是一个有趣的研究领域,”说普林斯顿大学物理学家、资深作家吴三峰。
“我们对原子薄、清洁和单晶材料的这个问题感兴趣已经有一段时间了。”
穿过干墙后面的铜线漂移的电子很难从 A 移动到 B。打开你的电视,高峰时段的疯狂在这些电线中展开,电子转向和碰撞,吹响它们微小的电子角并摇动它们的微小电子角。当它们的微型电子引擎过热时,就会产生电子拳头。
。 从开始到结束都是毫不费力的动作。 没有热量,没有浪费能源。 它非常高效,非常适合产生强大的电磁场或高速计算,而不会融化成水坑。
然而这也是产生的电导率。 当电子失去其个体感并陷入同步时,就会发生这种情况,形成所谓的库珀对,能够像禅宗一样轻松地协商原子邻域。
这需要一定程度的冷静,只有一些令人印象深刻的重型设备才能实现。 然而,如果研究人员能够准确地理解是什么触发了这种量子跃迁以及温度所扮演的角色,他们也许可以通过减少一点冷却来凑合。
研究领域之一涉及检查被困在二维表面上的电子的量子行为。 由于失去了上下移动的能力,量子现象使得它们向超导态的转变变得更具挑战性。
“当你进入较低的维度时,波动变得如此强烈,以至于它们‘杀死’了超导性的任何可能性,”说普林斯顿大学物理学家 Nai Phuan Ong。
电子禅态的主要杀手最好描述为量子涡旋。 或如翁描述它,“当你排干浴缸时看到的涡流的量子版本。”
根据所谓的BKT 转换, 后诺贝尔奖获得者Vadim Berezinskii、John Kosterlitz 和 David Thouless 认为,当温度降得足够低时,这些致命的厄运漩涡就会在二维材料中消失。
在研究量子龙卷风对超导态造成严重破坏的空间时,吴和他的团队制作了单层半金属二碲化钨,在任何温度高于绝对零以上的晶须的温度下,它都是一种能量抑制绝缘体。
然而,泵入足够的电子会迫使电流以超导方式流动。
然而,当温度骤降时,研究人员发现了一些非常奇怪的现象。 添加足够的电子,就会获得超导性。 然而,在电子流量达到临界水平时,那些令人大吃一惊的量子疯狂旋风又卷土重来,切断了电流。
测量漩涡表明它们不是普通的量子漩涡,在比理论规定的更高的温度和磁场下保持稳定。 当电子数量低于某个精确数量时,涡旋就会突然消失。
“我们预计非超导侧的临界电子密度以下会出现强烈波动,就像远高于 BKT 转变温度时出现的强烈波动一样。”说吴。
“然而,我们发现,当越过临界电子密度时,涡旋信号‘突然’消失。这是一个冲击。我们根本无法解释这一观察结果——波动的‘突然死亡’。”
新模型引入了新研究途径的可能性,这可能会带来新技术。 考虑到发展室温超导性的潜在回报,在量子景观上绘制一幅良好的天气图是有帮助的。
这项研究发表于自然物理学。