加拿大科學家發現超導態新特性
- 發佈時間：2016-02-06 01:30:45 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京2月5日電 （記者劉園園）據加拿大滑鐵盧大學官網消息，包括該校研究人員在內的一國際研究團隊實驗確認了超導態的新特性——向列性，這一新發現有助於懸浮列車和超級電腦等技術的研發。
研究人員在實驗中發現，超導材料中的電子云可以對齊並按照某個方向有序排列，即呈現向列相。這一結果最為直接地展示了銅酸鹽高溫超導體具有普遍的向列性。相關研究發表在最近一期《科學》雜誌上。
超導是材料零電阻地傳導電流的能力，而銅酸鹽被認為是最好的高溫超導體，它所呈現的奇特狀態難於預測，更別説解釋。“近幾年的研究只是發現，電子在超導狀態下可以排成一定的模式，並展示出不同的對稱性，即優先朝著一個方向排列。”滑鐵盧大學的大衛·霍索恩教授説，“這些模式或對稱性對超導而言具有很重要的意義，它們可能會與超導狀態互相競爭、共存或者加強超導。”
研究團隊使用軟X射線散射技術觀察了分散在銅酸鹽晶體結構特定分層中的電子。當電子軌道排列成一系列棒狀時，電子云就會有序排列，並從晶體的對稱結構中分離出來形成單向對稱結構。向列性一般指液晶螢幕中的液態晶體自發地在電場中排列成一定的形狀，而在這項實驗中，當溫度降到臨界點以下時，電子軌道會進入向列相。“我們發現了電子令人意外的排列方式，這可能是高溫超導態中的普遍現象，而且可能會成為解釋超導現象的關鍵因素。”霍索恩説。
研究顯示，電子向列性也可能發生在低度摻雜的銅氧化物中，而對摻雜材料的選擇也會影響材料向向列狀態的過渡。滲染劑如鍶、鑭、銪在加入銅酸鹽晶體後，會導致晶體變形並加強或減弱晶體分層的向列性。
理解超導體電子的向列性可能對認識超導態的原因及所謂的贗能隙十分重要。儘管目前關於電子向列性出現的原因並沒有一致的解釋，但它可能會為室溫超導體的誕生提供新的契機。霍索恩説：“未來的研究將會關注如何調節電子的向列相，目前來看，改變晶體的結構可能是較為有效的方法。”
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