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研究小组已经证实在氧化铜基超导体中存在相变

发布时间:2019-06-04 02:36 来源:未知 编辑:admin

  揭开高温下超导的神秘面纱,尤其是氧化铜材料,仍然是现代固态物理学中最令人费解的挑战之一。但是,一个由工程师和科学家组成的国际研究团队可能已经向理解迈进了一步。

  超导体是在冷却到极低温度时获得独特物理特性的材料。它们停止抵抗电流,允许电流自由通过而不会损失任何能量。超导体用于诸如MRI机器,电动机,无线通信系统和粒子加速器的技术中。虽然科学界已知成千上万种超导材料的例子,但仍然存在许多关于超导性发生的原因和方式的问题。新的研究可能会提供答案。

  包括剑桥工程学院机械工程研究教授,德克萨斯大学德克萨斯材料研究所德克萨斯大学成员周建世在内的研究团队证实,在接近绝对零度的温度下存在相变,高于许多超导体所需的温度,在氧化铜基(或铜酸盐)超导材料中。该团队认为,当超导实际发生时,可能是在这个阶段转变期间,即“量子临界点”。该研究结果发表在最近一期的“自然”杂志上。

  该研究测量了热量对已知为超导体的两种铜酸盐系统的影响:Eu-LSCO和Nd-LSCO,这两种都是基于铜氧化物的晶体系统。将两种材料冷却至其临界温度点,同时使用大磁场来抑制其超导性。通过实验产生的所得热力学特征证实在所分析的实施例中存在“量子临界”阶段。

  “量子临界被认为是促进铜酸盐系统超导性的一个潜在因素,”周说。“我们的研究证实了这种情况。”

  周是这项研究的唯一美国研究员,也是全球少数工程师之一,拥有生长和分析铜酸盐晶体系统的专业知识,铜酸盐晶体系统是最常用的超导体之一。

  工程师通常根据材料对电流的阻力对材料进行分类。这是通过观察电子行为测量的性质。像铜这样的金属 - 将我们的智能手机充电器,微波炉,灯泡等连接到电源插座的电线中的关键部件 - 由围绕其原子结构自由移动的电子组成。这提供了对电流的弱阻力,这是一种强导体的特性。

  导电材料中的电阻无论多么微弱都是不需要的,因为用于抵抗的能量转化为热量并且在技术上被浪费。在完美的世界中,电缆将由对电流具有零电阻的材料制成。这是超导体的用武之地。但是,由于所有已知的超导体必须冷却到极低的温度,因此在实际应用中难以定期使用。最终,全世界的工程师和科学家们不断寻找可以在更高温度下使用的超导材料,希望达到室温。每一项发现都使研究人员更近了一步。

  “理解为什么这些材料成为超导体将导致我们产生这种室温超导体的圣杯,”周说。“希望这只是时间问题。”

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