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科学家们成功地掺杂了一维铜酸盐链

导读当科学家研究非常规超导体——在相对高温下以零损耗导电的复杂材料时——他们通常依靠简化的模型来了解正在发生的事情。研究人员知道,这些

当科学家研究非常规超导体——在相对高温下以零损耗导电的复杂材料时——他们通常依靠简化的模型来了解正在发生的事情。

研究人员知道,这些量子材料的能力来自于联合起来形成一种电子汤的电子。但是,对这个过程的所有复杂性进行建模将需要比今天任何人想象的都要多的时间和计算能力。因此,为了理解一类关键的非常规超导体——氧化铜或铜酸盐——为了简单起见,研究人员创建了一个理论模型,其中材料仅以一维原子的形式存在。他们在实验室中制造了这些一维铜酸盐,发现他们的行为与理论非常吻合。

不幸的是,这些一维原子链缺少一件事:它们不能被掺杂,即一些原子被其他原子取代以改变自由移动的电子数量的过程。兴奋剂是科学家可以调整以调整此类材料行为的几个因素之一,也是让它们进入超导状态的关键部分。

现在,由能源部 SLAC 国家加速器实验室以及斯坦福大学和克莱姆森大学的科学家领导的一项研究合成了第一种可以掺杂的一维铜酸盐材料。他们对掺杂材料的分析表明,铜酸盐如何实现超导性的最突出的拟议模型缺少一个关键因素:材料原子结构或晶格中相邻电子之间出乎意料的强烈吸引力。他们说,这种吸引力可能是与自然晶格振动相互作用的结果。

该团队今天在《科学》杂志上报告了他们的发现。

斯坦福大学材料与能源科学研究所 (SIMES) 的斯坦福大学教授兼研究员 Shi-Xun Shen 说:“二十多年来,无法可控地掺杂一维铜酸盐系统一直是理解这些材料的重大障碍。”在SLAC。

“既然我们已经做到了,”他说,“我们的实验表明,我们当前的模型忽略了真实材料中存在的一个非常重要的现象。”

负责该研究实验部分的沉实验室博士后研究员陈卓宇表示,该团队开发的一个系统使这项研究成为可能,该系统用于将 1D 链嵌入 3D 材料中,并将它们直接移动到 SLAC 斯坦福同步加速器的腔室中辐射光源 (SSRL),用于使用强大的 X 射线束进行分析。

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