联系人:克里斯汀·罗伯茨
纽约厄普顿——科学家们试图了解潜在的超导机制“stripe-ordered”铜酸盐-氧化铜与交变电荷和磁性材料——发现一个不同寻常的金属当试图关闭超导状态。他们发现他们的实验条件下,即使在物质失去能力携带电流没有能量损失,它保留了一些电导率-并可能所需的电子(或孔)对其超导超级大国。
“这项工作提供了间接证据,指控和磁性的stripe-ordered安排有利于形成所需的电荷载子对超导出现,”约翰·Tranquada说物理学家美国能源部布鲁克海文国家实验室。爱游戏提现客服
Tranquada和他的合作者在布鲁克海文实验室和国家MagLab,做了一些工作在与MagLab物理学家Draga爱游戏提现客服na Popovic合作,将他们的发现一篇论文发表在科学的进步。
科学家们正在研究一种特殊配方的镧钡铜氧化物(LBCO)展示一个不同寻常的形式的超导40 k的温度(摄氏-233度)。相对温暖的超导体的领域。常规超导体必须与液态氦冷却温度附近-273°C (0 k或绝对零度)携带电流没有能量损失。理解这种“高温超导背后的机制可能会指导超导体的发现或战略设计,运行在更高的温度。
“原则上,这种超导体可以改善zero-energy-loss输电线路的电力基础设施,“Tranquada说,”或使用强大的电磁铁等应用磁共振成像(MRI),而不需要昂贵的冷却。”
高温的神秘c
LBCO是第一个高温(高温c33)超导体发现,一些年前。它由层的氧化铜层组成的镧钡。电子贡献少于镧钡氧化铜层,所以在一个特定的比率,失衡的叶子空缺的电子,被称为洞,在铜酸盐的飞机。这些漏洞可以作为运营商和配对,就像电子,在温度低于30 k,电流可以通过材料的电阻在三维空间——内部和之间的层。
一个奇怪的这种材料的特点是,在这类层,隔离在特定浓度、钡洞到相间的“条纹”领域的磁性对齐。因为这个发现,1995年,有许多争论的角色这些条纹在诱导或抑制超导。
2007年,Tranquada和他的团队发现超导的最不寻常的形式在这种材料40 k的温度较高。如果他们改变了钡的含量略低于允许三维超导的数量,他们观察到二维superconductivity-meaning而已在它们之间的氧化铜层而不是。
“超导层似乎脱钩,“Tsvelik,理论家,说。目前仍然可以流层内没有损失任何方向,但有电阻率的方向垂直于层。这个观察是解读为一个信号,即电荷载体对形成对密度波的方向垂直于另一个相邻的层。“这就是为什么对不能从层跳到另一个。这就像试图融入交通移动方向垂直。他们不能合并,”Tsvelik说。
超导条纹很难杀死
在新的实验中,科学家们鸽子深入探索的起源不同寻常的特殊配方的超导LBCO试图摧毁它。“通常我们测试将失败,“Tranquada说。他们的破坏的方法是公开的材料在佛罗里达州立产生强大的磁场。
“随着外磁场变大,超导体的电流的增长越来越大来抵消磁场,“Tranquada解释道。“但是有一个限制当前流无阻力。发现限制应该给我们讲讲如何强大的超导体。”
LBCO的相图在不同的温度和磁场强度。颜色代表材料的耐电流的流动,紫色是超导无阻力。当冷却到接近绝对零度,没有磁场,材料作为3 d超导体。随着磁场强度上升,3 d超导消失,但二维超导重新出现在更高的电场强度,然后又消失了。在最高的领域,阻力增加,但材料保留了一些不寻常的金属导电率,科学家们解释为表明电荷载体对超导被摧毁后甚至可能持续下去。
来源:布鲁克海文国家实验室爱游戏提现客服
例如,如果收费秩序和磁性的条纹LBCO不利于超导、适度磁场应该摧毁它。“我们认为也许电荷会冻结在条纹,材料将成为绝缘体,“Tranquada说。
但超导变成了更健壮。
使用的完美晶体LBCO增长了布鲁克海文国家实验室的物理学家Genda顾,李Yangmu博士后Tranquada的实验室工作,测量了不同条件下材料的电阻和电导率在国家MagLab。爱游戏提现客服在接近绝对零度的温度没有磁场存在,表现出充分的材料,3 d超导。保持温度不变,科学家们不得不加大外部磁场显著使3 d超导消失。更令人吃惊的是,当他们磁场强度进一步增加,氧化铜飞机内的电阻下降到零了!
“我们看到相同的二维超导发现40 k,“Tranquada说。
加大该领域进一步破坏了二维超导,但是它从来都没有完全摧毁了材料携带普通电流的能力。
“抵抗然后平稳增长,”Tranquada指出。
持久的迹象,对吗?
highest-magnetic-field下进行额外的测量表明,电荷载体的材料,虽然不再超导,可能仍然存在对,Tranquada说。
“金属材料成为一个不再偏转电流的流动,“Tsvelik说。“每当你有电流的磁场,你期望有些偏差的指控——电子或空穴的方向垂直于电流(科学家所说的霍尔效应)。但这并不会发生什么。没有偏差。”
换句话说,即使在超导被摧毁之后,材料不断的关键特征之一的“对密度波”特点超导状态。
“我的理论关系的存在charge-rich条纹与磁矩的存在他们之间的形成对密度波状态,“Tsvelik说。“免费偏转在高场的观测表明,磁场可以摧毁超导不必破坏所需的相干性对密度波。”
“在一起这些观察提供额外的证据表明,条纹是配对好的,“Tranquada说。“我们看到二维超导出现在高场,然后在一个更高的领域,当我们失去了二维超导、材料不仅成为绝缘体。还有一些电流。我们可能遗失了连贯的运动对之间的条纹,但我们仍然可以对条纹内无条理地移动,能给我们一个不同寻常的金属行为”。
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