物理學(xué)家報(bào)告了有可能改變多個(gè)領(lǐng)域的超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)結(jié)果
物理學(xué)家報(bào)告了一個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果,解釋了世界上最薄的超導(dǎo)體背后不尋常的電子行為。團(tuán)隊(duì)正在研究的材料具有多種用途,因?yàn)樗軌蛞詷O高的效率導(dǎo)電。這種超導(dǎo)體非常薄,只有一個(gè)原子層厚。這項(xiàng)工作之所以能夠完成,要?dú)w功于全世界僅有的幾個(gè)設(shè)施所能提供的新儀器設(shè)備。
該團(tuán)隊(duì)的物理學(xué)家認(rèn)為,數(shù)據(jù)可以幫助指導(dǎo)更好的超導(dǎo)體的開發(fā),可能會(huì)改變醫(yī)療診斷、量子計(jì)算和能源運(yùn)輸。該團(tuán)隊(duì)調(diào)查的材料是一類超導(dǎo)體的一部分,它們?cè)诒葌鹘y(tǒng)同類材料高一個(gè)數(shù)量級(jí)的溫度下成為超導(dǎo)體。
典型的超導(dǎo)體必須被冷卻到大約10開爾文(K)的溫度才能發(fā)揮作用。研究人員所使用的材料是被稱為高溫超導(dǎo)體群體的一部分,這些材料還沒有被完全理解。研究人員Ricardo Comin說,微觀激發(fā)和動(dòng)力學(xué)對(duì)理解超導(dǎo)性至關(guān)重要,但盡管經(jīng)過三十年的研究,許多問題仍未得到解答。2015年,一種新型的高溫超導(dǎo)體被發(fā)現(xiàn),它由一層原子厚度的硒化鐵片組成,能夠在65K的溫度下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。隨后科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),該材料的散裝樣品在8K的溫度下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo),這一發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致了一場調(diào)查熱潮,以解讀世界上最薄的超導(dǎo)體的秘密??茖W(xué)家們知道,在傳統(tǒng)的超導(dǎo)體中,將電子對(duì)固定在一起的所謂“膠水”來自于材料內(nèi)部原子的運(yùn)動(dòng),在高溫半導(dǎo)體中,將電子固定在一起的“膠水”是不同的。
該假說認(rèn)為,這種“膠水”與電子的一種叫做自旋的特性有關(guān),其觀點(diǎn)是在高溫超導(dǎo)體中,電子可以從自旋中獲取一些能量,即所謂的自旋激波,該能量就是用來配對(duì)的“膠水”。以前,物理學(xué)家認(rèn)為在只有一個(gè)原子層厚的材料中不可能測量到自旋激發(fā)。
然而,在新的研究中,物理學(xué)家能夠檢測到自旋激發(fā),并表明超薄樣品中的自旋動(dòng)態(tài)與大塊樣品中的自旋動(dòng)態(tài)明顯不同。他們發(fā)現(xiàn),超薄樣品中波動(dòng)的自旋的能量要高得多,是大塊樣品中自旋能量的四或五倍,顯示了薄材料中存在自旋激發(fā)的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)證據(jù)。
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