在高温下进行超导的神秘而高效的方法：电子如何在“不良金属”中超传输电流

时间：2022-05-25 10:25:05 来源：

在他们的研究中，研究人员还证明了一种新型的“坏金属”（称为“混合金属”）的特殊性，这对一类铁基材料很重要。科学家认为，这些材料特别有趣，因为它们具有超导电性且具有可延展性，这使其非常适合技术应用。

在高温下的超导中“不良”且神秘而高效；即使按照预期，这些材料的行为也不应该是这样；新的研究解释了原因；调和理论与实验。

用术语来说，它们被称为“坏金属”，但实际上并没有那么糟。实际上，它们是最好的超导体，因为它们能够以最高的效率传导电流，而不会承受高温的影响。实验上已经看到了这一点。

然而，他们的行为仍然是个谜。这些材料中电子之间的排斥力比低温超导体中的要强得多：那么，具有相同电荷的粒子如何克服这些力，并与“传统”超导体中发生的电流配对并传输电流？

的里雅斯特SISSA的一组研究人员与维也纳科技大学合作，找到了一个可能的令人惊讶的答案。

根据发表在 Physical Review Letters上的研究，在这些材料中，电子将转变为新的物体，其空前的特性将使其配对，从而超导电流。在他们的研究中，研究人员还证明了一种新型的“坏金属”（称为“混合金属”）的特殊性，这对一类铁基材料很重要。科学家认为，这些材料特别有趣，因为它们具有超导电性且具有可延展性，这使其非常适合技术应用。

低温超导体

“超导体是有趣的材料，因为它们隐藏了许多悬而未决的谜团，同时，它们还具有令人难以置信的应用潜力，”该研究的作者Laura Fanfarillo，Angelo Valli和Massimo Capone解释说。它们是化学化合物，在临界温度以下，它们在没有任何电阻的情况下导电，因此不会散热。不难想象它们在技术领域的潜力。并非对于其中许多所谓的“低温超导体”而言，超导性出现在非常接近绝对零的温度下，这使它们的使用变得复杂且非常昂贵。但是，也存在高温超导体，例如不良金属，其临界温度虽然远低于零，但需要的复杂性和昂贵的冷却要少得多。因此，这些材料被认为是探索最有趣的超导体，以阐明使它们如此特殊的物理特性。

“但是他们（一起）一起移动”

研究人员解释说：“在低温超导体中，我们知道超导性是电子配对的结果，这些电子因“介体”而克服了由于其负电荷而产生的排斥。一旦成对组织，电子就会开始相干移动并传输电流而不会遇到任何阻力。在劣质金属中，电子所受的库仑斥力要比传统金属强得多。从理论上讲，这种排斥应该更加果断地阻止这些对的形成和超电流的传输。这是出现问题的地方：“由于我们知道电子之间的配对是超导基础的机制，并且至少在这种情况下，存在介体，因此有待了解不良金属是多么好的超导体。通过我们的计算，我们试图阐明这个有趣的谜团。”

准粒子导电

科学家发现，正是这些特性，从表面上看，将使它们成为最糟糕的候选者，从而将这些材料变成了如此强大的超导体。在这些材料中，电子转变为奇特的“准粒子”，其特性实际上与配对更兼容，从而证明了它们的实验行为是正确的。但是，它并没有到此结束：“在这项工作中，我们还证明了一种新型的具有特殊排斥作用的不良金属，称为“洪德金属”，在超导领域开辟了有趣的前景。

“我们的结果，”科学家总结道，“在2008年发现的一种相对较新的类型的黑色金属超导体类中，准确而优雅地解释了许多实验证据，但其空前的性质仍然是一个充满科学家疑问的研究领域。”

参考：劳拉·范法里略（Laura Fanfarillo），安吉洛·瓦利（Angelo Valli）和马西莫·卡彭（Massimo Capone）撰写的“洪峰驱动的关联与玻色子介导的超导之间的协同效应”，2020年10月21日，《物理评论快报》。
10.1103 / PhysRevLett.125.177001

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