超導中“庫珀對密度波”證據首次獲得
- 發佈時間：2016-04-15 01:30:32 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京4月14日電 （記者劉霞）據美國能源部下屬布魯克海文國家實驗室（BNL）官網消息，在庫珀對理論問世50多年後，由該實驗室牽頭的美、英、日、韓、德團隊用掃描隧道顯微鏡（STM）直接為庫珀對拍照，首次獲得了“庫珀對密度波”這種電子狀態的直接證據。研究人員指出，最新發現有助科學家們更深入地洞悉高溫超導體的工作原理。
上海交通大學物理與天文係教授錢冬向科技日報記者解釋稱，105年前，科學家們在冷卻到幾乎絕對零度（零下273.13攝氏度）的金屬中首次發現了超導現象。現今得到廣泛關注的高溫超導體銅酸鹽在比絕對零度高（零下125攝氏度）的溫度下仍能超導。在超導體內，電子組成磁中性的“庫珀對”，它們不同其他原子相互作用並能毫無阻礙地移動。
1964年，理論學家們預測，超導體內電子庫珀對能以兩種狀態存在：所有庫珀對處於同樣的量子狀態，作為單個實體零電阻流動，即所謂的“超流體”；庫珀對的密度會在空間中週期性變化，即所謂的“庫珀對密度波”。不過，數十年來，庫珀對密度波一直未被捕獲。
在最新研究中，哈佛大學助理研究員默罕默德·哈密迪安和蘇格蘭聖安德魯斯大學的研究生斯蒂芬·艾登金斯使用一種具有極高靈敏度的STM，對絕對零度之上幾千分之一度含鉍、鍶和鈣的銅酸鹽進行了研究。他們將探頭的尖端降低了一點，讓其與表面接觸並拾起一小塊銅酸鹽薄片，結果發現，庫珀對在超導體表面和超導的尖端之間隧穿。
通過檢測隧穿形成的電流大小表明，庫珀對密度在整個樣本上表現出了週期性變化，波長為4個晶格單元。由此，該研究團隊首次在一個高溫超導體內發現並證實了庫珀對密度波狀態。研究人員指出，最新技術也能用來搜索其他銅酸鹽高溫超導，以及鐵基高溫超導體內的庫珀對密度波。
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