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超導中“庫珀對密度波”證據(jù)首次獲得

  • 發(fā)布時間：2016-04-15 01:30:32  來源：科技日報  作者：佚名  責任編輯：羅伯特

　　科技日報北京4月14日電 （記者劉霞）據(jù)美國能源部下屬布魯克海文國家實驗室（BNL）官網(wǎng)消息，在庫珀對理論問世50多年后，由該實驗室牽頭的美、英、日、韓、德團隊用掃描隧道顯微鏡（STM）直接為庫珀對拍照，首次獲得了“庫珀對密度波”這種電子狀態(tài)的直接證據(jù)。研究人員指出，最新發(fā)現(xiàn)有助科學家們更深入地洞悉高溫超導體的工作原理。

　　上海交通大學物理與天文系教授錢冬向科技日報記者解釋稱，105年前，科學家們在冷卻到幾乎絕對零度（零下273.13攝氏度）的金屬中首次發(fā)現(xiàn)了超導現(xiàn)象。現(xiàn)今得到廣泛關注的高溫超導體銅酸鹽在比絕對零度高（零下125攝氏度）的溫度下仍能超導。在超導體內(nèi)，電子組成磁中性的“庫珀對”，它們不同其他原子相互作用并能毫無阻礙地移動。

　　1964年，理論學家們預測，超導體內(nèi)電子庫珀對能以兩種狀態(tài)存在：所有庫珀對處于同樣的量子狀態(tài)，作為單個實體零電阻流動，即所謂的“超流體”；庫珀對的密度會在空間中周期性變化，即所謂的“庫珀對密度波”。不過，數(shù)十年來，庫珀對密度波一直未被捕獲。

　　在最新研究中，哈佛大學助理研究員默罕默德·哈密迪安和蘇格蘭圣安德魯斯大學的研究生斯蒂芬·艾登金斯使用一種具有極高靈敏度的STM，對絕對零度之上幾千分之一度含鉍、鍶和鈣的銅酸鹽進行了研究。他們將探頭的尖端降低了一點，讓其與表面接觸并拾起一小塊銅酸鹽薄片，結果發(fā)現(xiàn)，庫珀對在超導體表面和超導的尖端之間隧穿。

　　通過檢測隧穿形成的電流大小表明，庫珀對密度在整個樣本上表現(xiàn)出了周期性變化，波長為4個晶格單元。由此，該研究團隊首次在一個高溫超導體內(nèi)發(fā)現(xiàn)并證實了庫珀對密度波狀態(tài)。研究人員指出，最新技術也能用來搜索其他銅酸鹽高溫超導，以及鐵基高溫超導體內(nèi)的庫珀對密度波。

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