科学家发现超导态新特性:悬浮列车、超算大突

作者:科技材料

研究人员在实验中发现,超导材料中的电子云可以对齐并按照某个方向有序排列,即呈现向列相。这一结果最为直接地展示了铜酸盐高温超导体具有普遍的向列性。相关研究发表在最近一期《科学》杂志上。

研究人员在实验中发现,超导材料中的电子云可以对齐并按照某个方向有序排列,即呈现向列相。这一结果最为直接地展示了铜酸盐高温超导体具有普遍的向列性。相关研究发表在最近一期《科学》杂志上。

加拿大科学家发现超导态新特性 有助研发悬浮列车与超级计算机

研究显示,电子向列性也可能发生在低度掺杂的铜氧化物中,而对掺杂材料的选择也会影响材料向向列状态的过渡。渗染剂如锶、镧、铕在加入铜酸盐晶体后,会导致晶体变形并加强或减弱晶体分层的向列性。

研究团队使用软X射线散射技术观察了分散在铜酸盐晶体结构特定分层中的电子。当电子轨道排列成一系列棒状时,电子云就会有序排列,并从晶体的对称结构中分离出来形成单向对称结构。向列性一般指液晶显示器中的液态晶体自发地在电场中排列成一定的形状,而在这项实验中,当温度降到临界点以下时,电子轨道会进入向列相。我们发现了电子令人意外的排列方式,这可能是高温超导态中的普遍现象,而且可能会成为解释超导现象的关键因素。霍索恩说。

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电子向列相示意图

据加拿大滑铁卢大学官网消息,包括该校研究人员在内的一国际研究团队实验确认了超导态的新特性向列性,这一新发现有助于悬浮列车和超级计算机等技术的研发。

理解超导体电子的向列性可能对认识超导态的原因及所谓的赝能隙十分重要。尽管目前关于电子向列性出现的原因并没有一致的解释,但它可能会为室温超导体的诞生提供新的契机。霍索恩说:未来的研究将会关注如何调节电子的向列相,目前来看,改变晶体的结构可能是较为有效的方法。

超导是材料零电阻地传导电流的能力,而铜酸盐被认为是最好的高温超导体,它所呈现的奇特状态难于预测,更别说解释。近几年的研究只是发现,电子在超导状态下可以排成一定的模式,并展示出不同的对称性,即优先朝着一个方向排列。滑铁卢大学的大卫霍索恩教授说,这些模式或对称性对超导而言具有很重要的意义,它们可能会与超导状态互相竞争、共存或者加强超导。

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