
高温超导体工作已经持续了30年的奥秘,但一项新的研究可以帮助揭开它。
这些材料的电阻低于一定温度的零电阻,具有广泛的应用,从制造更有效的电网到创建更好的超级计算机和磁性悬浮的火车。
一组科学家测量了高温的电子结构超导体在非运动状态下,发现电荷波会产生扭曲的电子口袋,它们配对以产生超导性。 [物理学中最大的9个未解决的奥秘这是给出的
研究人员说,6月15日在《自然》杂志上详细详细介绍的发现可能指出了发现新的超导材料的道路。
超材料
大多数材料要么是电力的导体或绝缘子。导体通常具有一定的电阻,因此某些电流会消散(通常为热量)。但是超导体是“完美”的导体。
“如果你戴了超导材料研究人员Suchitra Sebastian说。
研究人员大约在100年前发现了第一批超导体,例如铜,汞和铅等铜,低于406华氏度(负243摄氏度),接近绝对零。这需要液态氦气,这是不切实际的。然后,大约30年前,科学家发现了所谓的高温超导体 - 铜氧化物 - 仅在负211摄氏度(负135摄氏度)下起作用。
电子自行传播并互相撞击,但是在超导体中,它们成对传播,使它们能够平稳流动而不会失去能量。塞巴斯蒂安说:“这就像在交通车道一样。”
科学家已经知道,在低温超导体中,材料的晶体结构是将电子“胶合”成对的原因。但是什么将电子固定在一起她说,在高温中,超导体一直是一个谜,这使得很难知道在哪里可以找到类似的材料。
扭曲的口袋
为了理解是什么使材料超导性,塞巴斯蒂安与铜层合作 - 薄薄的铜和氧气被其他类型的原子隔开。
她说:“首先,我试图杀死他们的超导性。”有些人通过加热其超导温度上方的材料来做到这一点,从而破坏电子对。但是,这种温度变化可能会产生意外的效果,因此,塞巴斯蒂安(Sebastian)使用了强大的磁场,大约是地球磁场强度的一百万倍,这通过破坏电子对来消除超导性。
虽然材料处于这种非经历状态,但塞巴斯蒂安(Sebastian)和她的同事测量了电阻的变化,称为量子振荡,这揭示了电子的结构。
先前的研究表明,电子在最强烈的超导区域形成“口袋”,但塞巴斯蒂安发现,在超导性最弱的位置中,电子形成扭曲的口袋。
冲浪波
塞巴斯蒂安还发现,被称为电荷顺序的电子波是产生这些电子口袋并导致材料超导性的原因。就像磁体由由称为自旋的动量对齐的颗粒组成一样,具有电荷顺序的材料包含由正电荷对齐的颗粒。
塞巴斯蒂安说,知道高温超导体的正常状态包含这些电荷波可以为科学家提供寻找其他超导体的线索。
其他研究也有在其超导状态下检查了这些材料,要了解为什么电子有时会流畅,而其他时间会被卡住。但是这些研究并未显示材料的正常结构如何变得超导。
塞巴斯蒂安说:“鉴于我们的实验直接看到电荷顺序对电子结构的影响,并且电子结构与超导性密切相关 - 所有互补实验都以非常强烈的方式融合在一起。”
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