與超導(dǎo)體中的原子畸變有關(guān)的電荷密度波

此圖顯示了構(gòu)成氧化銅超導(dǎo)體晶格的原子(藍色球體)的位置，疊加在處于電荷有序狀態(tài)的電子電荷分布圖(黃色是高電荷密度，暗點是低)上。通常，原子可以左右振動(陰影表示振動時的平均位置)。但當(dāng)冷卻到出現(xiàn)階梯狀電荷密度波的點時，原子位置沿著“梯級”移動，振動停止，將原子鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢谩Ａ私膺@些電荷有序狀態(tài)可能有助于科學(xué)家解開在較低溫度下觸發(fā)超導(dǎo)性的其他相互作用。圖片來源：布魯克海文國家實驗室

精密測量揭示了超導(dǎo)氧化銅材料電荷有序狀態(tài)下電子密度與原子排列之間的聯(lián)系。

布魯克海文國家實驗室的研究人員發(fā)現(xiàn)，某些原子振動的消失與超導(dǎo)氧化銅材料中“電荷密度波”的出現(xiàn)之間存在直接聯(lián)系。這一發(fā)現(xiàn)是通過精密測量實現(xiàn)的，揭示了原子結(jié)構(gòu)和電荷分布之間的重要關(guān)系，促進了我們對超導(dǎo)性的理解。

是什么讓一些材料可以無電阻地承載電流?科學(xué)家們正試圖闡明這些復(fù)雜的特征。利用這種被稱為超導(dǎo)性的特性，可能會導(dǎo)致完美高效的電力線、超快計算機和一系列節(jié)能進步。在這些材料不具有超導(dǎo)性時了解它們是探索這種潛力的關(guān)鍵部分。

“要解決這個問題，我們需要了解這些材料的許多相，”美國能源部布魯克海文國家實驗室凝聚態(tài)物理與材料科學(xué)部的物理學(xué)家 Kazuhiro Fujita說。在 5 月 17 日發(fā)表在Physical Review X上的一項新研究中，F(xiàn)ujita 和他的同事試圖找到一種解釋，解釋在與氧化銅超導(dǎo)體的超導(dǎo)相共存的相中觀察到的異?，F(xiàn)象。

這種異常是構(gòu)成材料晶格的原子的振動能量神秘消失。“X 射線顯示原子以特定方式振動，”藤田說。但隨著材料冷卻，X 射線研究表明，一種振動模式停止了。

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