科學(xué)家們成功地?fù)诫s了一維銅酸鹽鏈

當(dāng)科學(xué)家研究非常規(guī)超導(dǎo)體——在相對(duì)高溫下以零損耗導(dǎo)電的復(fù)雜材料時(shí)——他們通常依靠簡(jiǎn)化的模型來了解正在發(fā)生的事情。

研究人員知道，這些量子材料的能力來自于聯(lián)合起來形成一種電子湯的電子。但是，對(duì)這個(gè)過程的所有復(fù)雜性進(jìn)行建模將需要比今天任何人想象的都要多的時(shí)間和計(jì)算能力。因此，為了理解一類關(guān)鍵的非常規(guī)超導(dǎo)體——氧化銅或銅酸鹽——為了簡(jiǎn)單起見，研究人員創(chuàng)建了一個(gè)理論模型，其中材料僅以一維原子的形式存在。他們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中制造了這些一維銅酸鹽，發(fā)現(xiàn)他們的行為與理論非常吻合。

不幸的是，這些一維原子鏈缺少一件事：它們不能被摻雜，即一些原子被其他原子取代以改變自由移動(dòng)的電子數(shù)量的過程。興奮劑是科學(xué)家可以調(diào)整以調(diào)整此類材料行為的幾個(gè)因素之一，也是讓它們進(jìn)入超導(dǎo)狀態(tài)的關(guān)鍵部分。

現(xiàn)在，由能源部 SLAC 國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室以及斯坦福大學(xué)和克萊姆森大學(xué)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究合成了第一種可以摻雜的一維銅酸鹽材料。他們對(duì)摻雜材料的分析表明，銅酸鹽如何實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)性的最突出的擬議模型缺少一個(gè)關(guān)鍵因素：材料原子結(jié)構(gòu)或晶格中相鄰電子之間出乎意料的強(qiáng)烈吸引力。他們說，這種吸引力可能是與自然晶格振動(dòng)相互作用的結(jié)果。

該團(tuán)隊(duì)今天在《科學(xué)》雜志上報(bào)告了他們的發(fā)現(xiàn)。

斯坦福大學(xué)材料與能源科學(xué)研究所 (SIMES) 的斯坦福大學(xué)教授兼研究員 Shi-Xun Shen 說：“二十多年來，無法可控地?fù)诫s一維銅酸鹽系統(tǒng)一直是理解這些材料的重大障礙。”在SLAC。

“既然我們已經(jīng)做到了，”他說，“我們的實(shí)驗(yàn)表明，我們當(dāng)前的模型忽略了真實(shí)材料中存在的一個(gè)非常重要的現(xiàn)象。”

負(fù)責(zé)該研究實(shí)驗(yàn)部分的沉實(shí)驗(yàn)室博士后研究員陳卓宇表示，該團(tuán)隊(duì)開發(fā)的一個(gè)系統(tǒng)使這項(xiàng)研究成為可能，該系統(tǒng)用于將 1D 鏈嵌入 3D 材料中，并將它們直接移動(dòng)到 SLAC 斯坦福同步加速器的腔室中輻射光源 (SSRL)，用于使用強(qiáng)大的 X 射線束進(jìn)行分析。

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