“电子（或“空穴”）对可以存活以消除超导性”

科学家们试图了解条纹有序的铜酸盐中的超导电性机制。 具有电荷和磁性交替区域的铜氧化物材料在试图转换超导性时发现了罕见的金属状态。 他们发现，在他们的实验条件下，即使材料失去了能量无损耗地输送电流的能力，也稍微保存了导电性。 同时，可能保存了超导超级电源所需的电子(或空孔)对。

美国能源部布鲁克海文国家实验室物理学家约翰·箩阿达说:“这项事业提供了间接证据，表明电荷和磁性条纹的排列有利于超导所需的电荷-载流子对的形成。

tranquada和他的共同作者来自布鲁克海文研究所和佛罗里达州立大学的国立高磁场研究所，其中一个已经完成，他们在刚刚发表在science advances上的论文中叙述了他们的发现。 共同作者:布鲁克海文研究所理论家阿列克谢·； 吉维克( alexei tsvelik )在美国科学院院刊上发表了相关论文，深入探讨了注意的理论基础。

科学家们正在研究在40开尔文(-233 )的温度下具有不同寻常的超导性的特殊镧钡铜氧化物( lbco )配方。 这在超导体行业比较温暖。 以前传来的超导体为液氦，为-273°； 在c(0开尔文或绝对零度)的温度下，无能量损失地传输电流。 了解这种高温超导性背后的机理，有可能指导在高温下工作的超导体的发现和战术设计。

基本上，这个超导体可以通过零能量损失的输电线路改善电力基础设施。 tranquada先生或者说，不需要高价的冷却，就可以用于强力电磁铁、磁共振成像( mri )等的应用。

高tc之谜

lbco是33年前发现的第一个高温(高tc )超导体。 由镧和钡组成的层由分开的氧化铜层组成。 钡对氧化铜层的贡献比镧少。 这是一个特定的比例，不平衡在铜酸盐平面上留下电子空位，称为空孔。 这些孔作为电荷载流子，同时可以像电子一样配对。 另外，在低于30k的温度下，电流可以三维无电阻地通过材料。 层内和层间。

该材料的一个奇怪特征是，氧化铜层中，特定的钡浓度下空孔与磁性排列区域交替呈条纹状偏析。 自1995年这一发现以来，关于这些条纹在诱导或抑制超导性中的作用存在着许多争论。

2007年，tranquada和他的团队在40k的高温下发现了该材料中最罕见的超导形式。 如果把钡的含量改为允许3-d超导性的量，他们会注意到2-d超导性。 这意味着它只是在氧化铜层内，不是介于其间。

超导层似乎彼此远离，理论家tsvelik说。 电流可以在层内的任何方向上无损耗地流动，但是在与层垂直的方向上存在电阻率。 这种注意解释为电荷-载流子对形成了对置层内取向相互垂直的密度波的标记。 所以，这些配对不能从一层跳到另一层。 这就像试图融入垂直移动的交通一样。 不能把它们合并起来。 tsvelik说。

超导条纹难以杀死

在新的实验中，科学家们通过试图破坏lbco的特殊配方，更深入地研究了罕见的超导性的起源。 我们经常通过督促失败来测试事情。 tranquada说。 他们的破坏是将材料暴露在佛罗里达州产生的强大磁场中。

tranquada解释说，随着外场的增大，超导体中的电流越来越大，试图抵消磁场。 但是没有电阻的电流是有限的。 找出这个极限应该会告诉我们超导体的强度。

例如，如果lbco中的电荷顺序和磁条不利于超导性，则适度的磁场应该将其破坏。 tranquada说，这些电荷被认为有可能冻结在条纹上，材料会变成绝缘体。

但是超导性越来越强。

利用brookhaven物理学家genda gu生长的完美lbco晶体，曾在tranquada实验室工作的博士后杨木利在国家高磁场实验室的各种条件下测量了材料的电阻和电导率。 在正好高于绝对零度、无磁场的温度下，该材料显示出完全的3-d超导性。 如果保持一定的温度，科学家必须大幅提高外部磁场，使三维超导性消失。 更令人惊讶的是，当他们进一步提高电场强度时，氧化铜平面内的电阻再次降至零

看到和我们在40k上发现的一样的二维超导性，tranquada说。

虽然地基进一步破坏了二维超导性，但没有完全破坏材料中流通普通电流的能力。

虽然阻力增加了，但之后变得平静了。 tranquada先生指出。

持续配对的征兆是什么？

tranquada表示，在最高磁场下进行的附加测量表明，材料中的电荷载体不再是超导，但可以成对存在。

tsvelik说，这种材料变成了不再偏转电流的金属。 可以看出，每次磁场中产生电流时，电荷都会向与电流垂直的方向略微偏转。 电子或空孔[科学家称之为霍尔效应]。 但事实并非如此。 没有偏向。

换言之，超导性被破坏后，该材料仍保持着超导状态的特征——密度波的一个重要特征。

我的理论将富电荷条纹的存在和它们之间磁矩的存在形成对密度波状态联系起来，tsvelik说。 注意到在高电场中没有电荷的偏转，表明磁场可以破坏超导所需的相干性，无需破坏密度波。

这些注意的结果提供了条纹有利于配对的额外证据。 tranquada先生说。 我看到了在二维超导很高的地方再现。 而且，在更高的场所，当二维超导性丧失时，材料不仅是绝缘体。 还有一点电流。 我们可能失去了条纹之间一对连贯的运动，但我们还在条纹内部有一对，可以毫不相干地移动，给我们带来罕见的金属行为。

这项事业由美国能源部科学办公室资助。 佛罗里达州立大学的国家高磁场实验室得到了美国国家科学基金会的支持。

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