科學家發(fā)現(xiàn)超導態(tài)新特性：懸浮列車、超算大突破

  據(jù)加拿大滑鐵盧大學官網(wǎng)消息，包括該校研究人員在內(nèi)的一國際研究團隊實驗確認了超導態(tài)的新特性——向列性，這一新發(fā)現(xiàn)有助于懸浮列車和超級計算機等技術(shù)的研發(fā)。

  研究人員在實驗中發(fā)現(xiàn)，超導材料中的電子云可以對齊并按照某個方向有序排列，即呈現(xiàn)向列相。這一結(jié)果最為直接地展示了銅酸鹽高溫超導體具有普遍的向列性。相關(guān)研究發(fā)表在最近一期《科學》雜志上。

  超導是材料零電阻地傳導電流的能力，而銅酸鹽被認為是最好的高溫超導體，它所呈現(xiàn)的奇特狀態(tài)難于預測，更別說解釋。“近幾年的研究只是發(fā)現(xiàn)，電子在超導狀態(tài)下可以排成一定的模式，并展示出不同的對稱性，即優(yōu)先朝著一個方向排列。”滑鐵盧大學的大衛(wèi)·霍索恩教授說，“這些模式或?qū)ΨQ性對超導而言具有很重要的意義，它們可能會與超導狀態(tài)互相競爭、共存或者加強超導。”

  研究團隊使用軟X射線散射技術(shù)觀察了分散在銅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)特定分層中的電子。當電子軌道排列成一系列棒狀時，電子云就會有序排列，并從晶體的對稱結(jié)構(gòu)中分離出來形成單向?qū)ΨQ結(jié)構(gòu)。向列性一般指液晶顯示器中的液態(tài)晶體自發(fā)地在電場中排列成一定的形狀，而在這項實驗中，當溫度降到臨界點以下時，電子軌道會進入向列相。“我們發(fā)現(xiàn)了電子令人意外的排列方式，這可能是高溫超導態(tài)中的普遍現(xiàn)象，而且可能會成為解釋超導現(xiàn)象的關(guān)鍵因素。”霍索恩說。

  研究顯示，電子向列性也可能發(fā)生在低度摻雜的銅氧化物中，而對摻雜材料的選擇也會影響材料向向列狀態(tài)的過渡。滲染劑如鍶、鑭、銪在加入銅酸鹽晶體后，會導致晶體變形并加強或減弱晶體分層的向列性。

  理解超導體電子的向列性可能對認識超導態(tài)的原因及所謂的贗能隙十分重要。盡管目前關(guān)于電子向列性出現(xiàn)的原因并沒有一致的解釋，但它可能會為室溫超導體的誕生提供新的契機。霍索恩說：“未來的研究將會關(guān)注如何調(diào)節(jié)電子的向列相，目前來看，改變晶體的結(jié)構(gòu)可能是較為有效的方法。”