“奇怪的金属”变得更奇怪了

联系人:阿卡迪Shehter或克里斯汀·罗伯茨

塔拉哈西,佛罗里达州。美国国家强磁场实验室(Natio爱游戏体爱游戏提现客服育是什么nal MagLab)的科学家们在一种名为铜酸盐的材料中发现了一种行为，这表明它们以一种完全不同于铜等传统金属的方式携带电流。这项研究今天发表在著名杂志上科学，为它们的绰号“奇怪的金属”增添了新的含义。

铜酸盐是高温超导体(HTS)，这意味着它们可以在比传统低温超导体(LTS)稍高的温度下传输电流而不损失能量。尽管科学家们了解LTS的物理原理，但他们还没有破解HTS材料的难题。电子究竟是如何穿过这些材料的仍然是该领域最大的谜团。

在对一种特定的铜酸镧锶铜氧化物(LSCO)的研究中，由MagLab物理学家Arkady Shekhter领导的团队专注于其正常的金属状态——当温度下降到足够低时，超导最终会出现的状态。这种正常状态的铜酸盐被称为“奇怪的”或“坏的”金属，部分原因是电子的导电性不是特别好。

科学家们研究传统金属已经有一个多世纪了，对电流如何在金属中传播的问题也基本达成了共识。他们把携带电荷穿过这些金属的单位称为“准粒子”，在你把它们的环境因素考虑进去之后，它们本质上是电子。当这些准粒子携带电荷通过导体时，它们的作用几乎彼此独立。

但是，准粒子流也能解释电流在铜酸盐中的传播吗?在国家磁实验室爱游戏提现客服脉冲场设备在洛斯阿拉莫斯国家实验室，S爱游戏提现客服hekhter和他的团队研究了这个问题。他们将LSCO置于一个非常强的磁场中，对其施加电流，然后测量电阻。

结果数据显示，电流实际上不能像在铜或掺杂硅中那样通过传统的准粒子传播。铜的正常金属状态似乎一点也不正常。

Shekhter说:“这是一种金属导电的新方式，而不是一堆飞来飞去的准粒子，这是迄今为止唯一被广泛理解和认可的语言。”“大多数金属都是这样工作的。”

那么，如果不是通过准粒子，电荷究竟是如何在LSCO的奇怪金属相中携带的呢?Shekhter的小组也想了解这一点。他们的数据表明，这可能是电子的某种团队努力。

科学家们早就知道LSCO的一个有趣行为:在正常导电状态下，电阻率随温度线性变化。换句话说，随着温度的升高，LSCO对电流的电阻成比例地上升，而传统金属则不是这样。

Shekhter和他的同事决定测试LSCO的电阻率，但使用磁场而不是温度作为参数。他们将这种材料放入一个非常强大的磁铁中，并测量了在高达80特斯拉的磁场中的电阻率(相比之下，医院的MRI磁铁产生的磁场约为3特斯拉)。他们发现了线性电阻率的另一种情况:随着磁场强度的增加，LSCO的电阻率成比例地上升。

Shekhter说，事实上，线性场电阻率如此优雅地反映了之前已知的LSCO的线性温度电阻率，这是非常重要的。

“通常当你看到这样的事情时，这意味着它背后的原理非常简单，”他说。

这一发现表明，电子在穿过材料时似乎是合作的。一段时间以来，物理学家一直认为高温超导材料在超导相中表现出这样的“相关电子行为”，尽管其精确机制尚不清楚。但这一新的证据表明，LSCO在正常导电状态下也可能使用独立准粒子以外的东西携带电流——尽管它也不是超导性的。这个“东西”是什么，科学家们还不确定。要找到答案，可能需要用一种全新的方式来看待问题。

谢克特说:“目前的情况是，现有的语言都无能为力。“我们需要找到一种新的语言来思考这些材料。”

这项新研究提出了许多问题和一些诱人的想法，包括关于铜酸盐电阻率调节的根本不同方式的想法。Shekhter解释说，在传统金属中，电阻率可以通过多种方式调节——想象一组刻度盘，其中任何一种都可以调节电阻率。

但Shekhter说，在铜金属中，“只有一个表盘来调节电阻率。而温度和磁场，以它们自己的方式，访问一个表盘。”

确实很奇怪,。但对于奇怪的金属，人们的期望不会少到哪里去。

来自众多机构的科学家为这项研究做出了贡献。他们包括(在引文中列出):Paula Giraldo-Gallo(国家磁实验室和安第斯大学);爱游戏提现客服Jose A. Galvis(国爱游戏提现客服家磁学实验室和中央大学);Zachary Stegen(国爱游戏提现客服家磁实验室和佛罗里达州立大学);金正日Modic马普固体化学物理研究所;Fedor Balakirev和Jonathan Betts(洛斯阿拉莫斯国家实验室);爱游戏提现客服连秀军和Camille Moir(国家磁实验室和FSU);爱游戏提现客服斯科特·里格斯(国家磁实验爱游戏提现客服室);吴杰，Anthony Bollinger(布鲁克海文国家实验室);爱游戏提现客服X. He(布鲁克海文和耶鲁大学);布拉德·拉姆肖(landl和康奈尔大学);罗斯·麦克唐纳(LANL);MagLab主任格雷格Boebinger．

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