官网一种观测高温超导体的新方法

时间:2020-03-23 02:41 作者:admin 分享到:
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一种观测高温超导体的新方法

麻省理工学院的研究人员观察超密度材料中电子密度波运动的新方法导致检测到了这些波中两种不同的变化:振幅(或强度)变化和相位变化,移动了强度峰值和谷值的相对位置

这些新发现可以使寻找新型高温超导体变得更加容易

图片由研究人员提供

麻省理工学院和布鲁克海文国家实验室的一组科学家发现了一种研究超导材料中波动的电荷密度波的新方法,这可能导致人们更好地理解高温超导性和新发现

虽然已经有一个多世纪的历史了,其中一些材料在极低的温度下会失去对电流的所有电阻,但这种超导现象已经存在了一个多世纪,但对于任何实际应用而言,发生这种现象的温度仍然太低

在1980年代发现的高温超导体材料在高达140摄氏度的负温度下可能会失去电阻,因此人们猜测,新发现的大量涌现可能会很快导致室温超导体的出现

尽管进行了深入的研究,但对这些材料的了解仍然很少

关于高温超导性的单一理论仍未达成共识

然而,最近,麻省理工学院和其他地方的研究人员找到了一种研究波动的电荷密度波的新方法,这是领先理论之一的基础

研究人员说,这可能会为更好地了解高温超导性打开一扇门,并可能会促进高温超导体的新发现

这项发现由物理学助理教授nuh gedik在本周的《自然材料》杂志上发表

研究生fahad mahmood;达里乌斯·托钦斯基(darius torchinsky),前麻省理工学院的博士后,现在在加州理工学院工作

和布鲁克黑文国家实验室的两名研究人员

gedik说,解释高温超导的基础仍然是凝聚态物理中最困难的问题

但是,处理这种奇特的物质状态的一种方法是研究这些材料在其转变温度附近会发生什么,低于该温度时它们将成为超导体

先前的实验表明,在转变温度以上,有一种奇特的状态,在这种状态下,该材料开始非常奇怪地运转:它新宝6登录网址的电子以异常的方式起作用,一些物理学家认为这是由称为电荷密度波的现象引起的

gedik解释说,虽然大多数导体中的电子密度是均匀的,但在带有电荷密度波的材料中,密度却以正弦曲线的形式分布,有点像池塘上的涟漪

但是到目前为止,这种电荷密度波仅在特殊情况下在高温超导体中被检测到,例如特定级别的掺杂(将另一种元素的原子引入其表面)

一些研究人员提出,这些波在高温超导体中难以捉摸,因为它们以皮秒(万亿分之一秒)的速度波动非常快

gedik说,您无法用传统技术看到它

那就是gedik的新方法出现的地方:他的团队花费了数年的时间来完善研究电子运动的方法,方法是用仅持续几个飞秒(或几千亿分之一秒)的激光脉冲对电子进行移动,然后用单独的激光束检测结果

使用该方法,研究人员现在已经检测到了这些波动的波

为此,他们有选择地生成并观察了这些波中电子的两种不同的集体运动:振幅(波调制的幅度)和相位(波谷和波峰的位置)的变化

这些测量结果表明,电荷密度波仅以大约2皮秒的间隔波动

gedik说,静态技术没有看到它们并不奇怪,但这解决了这个问题:波动的电荷密度波确实存在于至少一种铜酸盐化合物中,这是1980年代发现的第一批高温超导材料

另一个问题:这些电荷密度波在超导中起什么作用?他们在帮助还是在干涉?格迪克问

为了回答这个问题,研究人员研究了具有最佳掺杂的相同材料,其中超导转变温度最大

gedik说,在这个样品中我们没有看到任何电荷密度波的证据

这表明电荷密度波可能正在与超导竞争

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另外,还有待观察在其他高温超导材料中是否会观察到相同的现象

新技术应该有可能找出答案

gedik说,无论如何,检测到这些波动都可以帮助理解高温超导体,这反过来又可以帮助找到其他在室温下实际工作的[超导材料]

这个难以实现的目标可以实现重要的新应用,例如输电线路,可以消除目前浪费的电能,这些电能浪费了全部发电量的30%

加州理工学院物理学助理教授戴维·谢(david hsieh)说,众所周知,这项研究发现的现象很难发现,因此这项工作是一项伟大的技术成就,也是一项高质量的研究

他说,通过首次显示波动的电荷密度波似乎与超导竞争,它提供了一种见识,即找到一种抑制这种波动的电荷密度波阶的方法可能会同时增加超导的温度极限

这项工作还包括布鲁克海文国家实验室的研究人员anthony bollinger和ivan bozovic,得到了国家科学基金会和美国能源部的资助

新宝6登录网址综合报道

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