據7月15日《自然(rán)》雜誌報(bào)道,通過多年的觀察(chá),美國紐約州立大(dà)學賓漢姆頓學院物理學家邁克爾?勞勒和同事找到了解開高溫超導領(lǐng)域所謂“贗能隙”現象的關鍵“鑰(yào)匙”。“贗能隙”或許是高溫超導物質的另外一個相位(phase)。新發現或將推進室溫(wēn)超導研究的發展。
高溫(wēn)超導是指材料(liào)在某個相對較高(gāo)的臨界溫度,電(diàn)阻突(tū)降至零。科(kē)學家一直(zhí)認為,超導體隻能在極低的溫度下才能導電,然(rán)而,1986年科學家發現了第一種高溫超導(dǎo)材料??鑭鋇銅(tóng)氧化物。自那以後,銅基超導材料成為全世界物理學家的研究熱點。
高溫銅氧化物超導體的一個長久未解之謎是(shì)“贗能隙”。“贗(yàn)能隙”自從1989年被發現後,有關它(tā)的起源(yuán)以及與超導(dǎo)之間的關係就一直是研究高溫(wēn)超(chāo)導(dǎo)機理問題(tí)的(de)核心。
所謂“贗能隙”現象,是指低能電子激發在高溫(wēn)超導物質中(zhōng)消失的現象,一種經曆過這種罕見現象的物質將變得相當絕緣,但是,在其他方麵卻同超導體一樣(yàng)。因為這種現象可(kě)以在(zài)室溫下發生,科學家相信,超導性可能也可以在室溫下存在,因(yīn)此,解決贗能隙與超(chāo)導的關係,可以促進室溫超導領域的發(fā)展。
勞(láo)勒同康奈爾大學、布魯克海文國(guó)家實驗室以及(jí)日本、韓國等實驗室的物理學家攜手,對多年來所研究的高溫超導體Bi2Sr2CaCu2O8+δ(Bi2212)收集到的關鍵數據(jù)進行了分析;另外,康奈爾大學提供的掃描(miáo)隧道顯微鏡,讓研(yán)究人員(yuán)能夠(gòu)觀察到很大範圍內單(dān)個原子的活動。
邁克爾?勞勒團隊(duì)發現(xiàn),在該高溫超導物質內部,每一個二氧化銅晶胞內兩個相鄰氧(yǎng)原子的電子狀態完(wán)全不同,並在該物質(zhì)電子結構內發(fā)現了一個被破壞了的對稱。
他們將這一非對稱電子狀態與棒狀聚合物進行了比較。普通原子一般隻有固體、液體和氣體(tǐ)三種相位(wèi),而棒狀聚合物擁有更多的相(xiàng)位:在高(gāo)溫下處於氣體狀態,而在溫度(dù)更低時,所有的棒都指向一個方(fāng)向,與此同(tóng)時,這些棒能夠像氣體或者液體一樣四處移動,物理學家將這一物質狀態稱為向列相(nematic phase)。在(zài)這(zhè)個相位下,棒的組織結構(gòu)同研究人員(yuán)在與贗能隙相關的電子狀態內觀察到的一樣(yàng),也就是(shì)說(shuō),贗能隙與向列相非常接近。
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