物理学家报告了有可能改变多个领域的超导实验结果

摘要:

物理学家报告了一个实验结果,解释了世界上最薄的超导体背后不寻常的电子行为。团队正在研究的材料具有多种用途,因为它能够以极高的效率导电。这种超导体非常薄,只有一个原子层厚。这项工作之所以能够完成,要归功于全世界仅有的几个设施所能提供的新仪器设备。

该团队的物理学家认为,数据可以帮助指导更好的超导体的开发,可能会改变医疗诊断、量子计算和能源运输。该团队调查的材料是一类超导体的一部分,它们在比传统同类材料高一个数量级的温度下成为超导体。

典型的超导体必须被冷却到大约10开尔文(K)的温度才能发挥作用。研究人员所使用的材料是被称为高温超导体群体的一部分,这些材料还没有被完全理解。研究人员Ricardo Comin说,微观激发和动力学对理解超导性至关重要,但尽管经过三十年的研究,许多问题仍未得到解答。2015年,一种新型的高温超导体被发现,它由一层原子厚度的硒化铁片组成,能够在65K的温度下实现超导。随后科学家们发现,该材料的散装样品在8K的温度下实现超导,这一发现导致了一场调查热潮,以解读世界上最薄的超导体的秘密。科学家们知道,在传统的超导体中,将电子对固定在一起的所谓“胶水”来自于材料内部原子的运动,在高温半导体中,将电子固定在一起的“胶水”是不同的。

该假说认为,这种“胶水”与电子的一种叫做自旋的特性有关,其观点是在高温超导体中,电子可以从自旋中获取一些能量,即所谓的自旋激波,该能量就是用来配对的“胶水”。以前,物理学家认为在只有一个原子层厚的材料中不可能测量到自旋激发。

然而,在新的研究中,物理学家能够检测到自旋激发,并表明超薄样品中的自旋动态与大块样品中的自旋动态明显不同。他们发现,超薄样品中波动的自旋的能量要高得多,是大块样品中自旋能量的四或五倍,显示了薄材料中存在自旋激发的第一个实验证据。

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