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科学家得到了一种新的高温超导体,但超导机制究竟是如何形成的? 超导

发布时间:2019-09-06 22:41 来源:返朴点击 :
科学家得到了一种新的高温超导体,但超导机制究竟是如何形成的?
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原文标题:科学家得到了一种新的高温超导体,但超导机制究竟是如何形成的?
原文发布时间:2019-09-04 08:12:57
原文作者:返朴。
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1986年,科学家发现了第一种高温超导体,相比于常规的金属超导体,高温超导体的转变温度要高得多。然而,在很长一段时间里,只有铜氧化物才会表现出高温超导性,而人们对高温超导的物理机制也一直未能取得共识。最近,物理学家制备出了一种镍氧化物,它在低于9-15K的温度下表现出明显的超导迹象,却反常地并没有出现磁有序的迹象。这可能会彻底改变我们对铜酸盐和类铜酸盐系统的高温超导性的理解。

撰文 | 二宗主

1 一种新型高温超导体

科学家得到了一种新的高温超导体,但超导机制究竟是如何形成的?

对超导领域的研究来说,这是一个非常重要的发现。它的出现使得科学家开始重新思考这些材料的电子结构以及潜在的超导机制。接下来,将会有大量的理论和实验研究围绕着这类新的材料展开。

2 高温超导机制是如何形成的?

在金属材料中,当电子间的排斥作用转变成吸引作用时,金属就会表现出超导性。在这种情况下,周围原子对这些电子的电荷与自旋的反应,会间接地导致电子配对。在足够低的温度下,这些成对的电子会凝结成超流体——一种没有摩擦且电阻为零的物质状态。

在常规机制中,靠近电子的原子在空间上产生的位移会变成对另一个电子的吸引区。但是,一些理论研究表明,这种效应应该非常微弱,不足以解释铜酸盐的高温超导性。因此有研究人员认为,运动中的电子的自旋或许会导致铜酸盐中的磁有序(magnetic order, 原子自旋的有序模式)发生偏差。

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3 制备镍氧化物超导体

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为了创造出一种新型的超导材料,SLAC和斯坦福大学的科学家首先用一种叫做钙钛矿的普通材料制成了薄膜(左),然后“掺杂”了锶(Sr);然后将它暴露在一种剔除了一层氧原子的化学物质中。这使得薄膜翻转成一种不同的原子结构,称为镍酸盐。试验表明,这种镍酸盐能以零电阻导电。| 图片来源:李丹峰/SLAC国家加速器实验室、斯坦福大学

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参考来源

https://www.nature.com/articles/d41586-019-02518-3

https://www6.slac.stanford.edu/news/2019-08-28-first-report-superconductivity-nickel-oxide-material.aspx

本文经授权转载自微信公众号“原理”。

《返朴》,科学家领航的好科普。国际著名物理学家文小刚与生物学家颜宁共同出任总编辑,与数十位不同领域一流学者组成的编委会一起,与你共同求索。关注《返朴》(微信号:fanpu2019)参与更多讨论。二次转载或合作请联系fanpusci@163.com。


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