當科學家研究非常規(guī)超導體——在相對高溫下以零損耗導電的復雜材料時——他們通常依靠簡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，對這個過程的所有復雜性進行建模將需要比今天任何人想象的都要多的時間和計算能力。因此，為了理解一類關(guān)鍵的非常規(guī)超導體——氧化銅或銅酸鹽——為了簡單起見，研究人員創(chuàng)建了一個理論模型，其中材料僅以一維原子的形式存在。他們在實驗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的電子數(shù)量的過程。興奮劑是科學家可以調(diào)整以調(diào)整此類材料行為的幾個因素之一，也是讓它們進入超導狀態(tài)的關(guān)鍵部分。
現(xiàn)在，由能源部 SLAC 國家加速器實驗室以及斯坦福大學和克萊姆森大學的科學家領(lǐng)導的一項研究合成了第一種可以摻雜的一維銅酸鹽材料。他們對摻雜材料的分析表明，銅酸鹽如何實現(xiàn)超導性的最突出的擬議模型缺少一個關(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烈吸引力。他們說，這種吸引力可能是與自然晶格振動相互作用的結(jié)果。
該團隊今天在《科學》雜志上報告了他們的發(fā)現(xiàn)。
斯坦福大學材料與能源科學研究所 (SIMES) 的斯坦福大學教授兼研究員 Shi-Xun Shen 說：“二十多年來，無法可控地摻雜一維銅酸鹽系統(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，“我們的實驗表明，我們當前的模型忽略了真實材料中存在的一個非常重要的現(xiàn)象。”
負責該研究實驗部分的沉實驗室博士后研究員陳卓宇表示，該團隊開發(fā)的一個系統(tǒng)使這項研究成為可能，該系統(tǒng)用于將 1D 鏈嵌入 3D 材料中，并將它們直接移動到 SLAC 斯坦福同步加速器的腔室中輻射光源 (SSRL)，用于使用強大的 X 射線束進行分析。
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