又发现超导体中的新性质:电荷涨落!超导科学将迎来新突破?

2020-06-04 06:20上一篇:一个第一,一个第三,山东工业互联网已“抢先一步”? |下一篇:“自然主义”理想生活的花园洋房

超导优异性能的应用无疑我们所梦寐以求的,然而要做到这一点,线路必须冷却到非常低的温度,以至于目前大规模使用超导体是不经济的,也不现实。因此,在世界各地的实验室中,科学家们正在寻找新的超导材料,新的超导材料可以在不那么令人望而却步的温度下发挥作用。希望寄托在所谓的铜酸盐,铜和氧基化合物,也被称为高温超导体,科学界正在集中精力研究。

一项实验在欧洲同步辐射设施(ESRF)(欧洲同步辐射设施)进行,该设施是欧洲同步加速器产生的光源,在格勒诺布尔,由米兰理工大学物理系与来自国家研究理事会、罗马萨皮恩扎大学和哥德堡查尔默斯技术大学的研究人员协调进行,揭示了这些材料的一个新性质:存在各种电荷密度波,称为动态电荷密度涨落。其研究成果已经发表在《科学》期刊上,这些波动似乎不会干扰超导;相反,它们会影响所谓“正常”状态下的电阻,即在高于超导临界温度的温度下。

知道这些电荷涨落的存在,并不能解决超导的关键之谜。然而,它使我们能够解释铜酸盐的另一种奇怪行为:与传统金属具有不同的电阻这一事实。此外,这种新的“成分”可能在解释超导性方面起决定性作用,无论这一假设在未来如何得到验证。此前研究发现,在许多情况下,铜酸盐的超导电性被负载密度波抵消,负载密度波部分阻碍了铜酸盐中电子没有电阻的传输,而没有完全停止。这增加了我们对这些特殊材料的知识,对于能够生产出在环境温度或环境温度附近发挥作用的超导体必不可少,这现在是一个关键的技术和科学挑战。

使这种观察成为可能的实验是在ESRF欧洲同步辐射设施使用RIXS技术进行,RIXS技术分析了所研究材料的首选X射线扩散方向。在铜酸盐超导体相图中许多相互交织的相中,电荷密度波(CDW)顺序已经在所有主要的铜酸盐家族中被检测到,人们认为CDW与超导相竞争,但它是否与超导机理有关尚不清楚。对铜酸盐家族中不同掺杂和温度的电荷密度涨落进行了全面研究。发现,在相图的很大一部分中存在短程动态电荷涨落,其温度远远高于CDW有序消失的温度。

博科园|研究/来自:米兰理工学院参考期刊《科学》DOI: 10.1126/science.aav1315博科园|科学、科技、科研、科普