2010年7月15日
20年来科学家们一直试图理解为什么氧化铜的低温超导体携带电流没有电阻不能增加到接近室温。
最近,科学家们集中在试图理解和控制电子阶段称为“赝能隙”阶段,块,观察到温度高于超导阶段。但是什么形式的电子订单(如果有的话)是在赝能隙相位始终是一个令人沮丧的和富有挑战性的谜。
现在科学家们发现了一个根本区别在两个截然不同的氧原子的网站电子的行为在每个类单位,这似乎是一个非超导赝能隙的特定属性的阶段。描述的研究——7月15日,2010年出版的《自然—可能会导致新方法理解赝能隙的阶段,已实现室温超导假设作为一个主要的障碍。
这种模式显示了氧原子上的电子隧穿势“北”和“东方”的铜原子(模式)中嵌入的氧化铜层超导体在赝能隙相位。
“许多人认为超导的消失,发生在赝能隙相位成为表明室温超导的赝能隙的杀手在氧化铜,”研究带头人谢默斯·戴维斯说,中心主任紧急超导在美国能源部布鲁克海文国家实验室和物理科学的J.D.白色特聘教授康奈尔大学。亚博老虎机网登录“检测不同电子的行为在两个氧网站在每个氧化铜单元赝能隙的能量可能是一个非常重要的一步识别赝能隙状态到底是什么和它如何影响超导”。
识别电子行为的变化,戴维斯曾与其他宾厄姆顿大学的物理学家,康奈尔大学,布鲁克海文国家实验室,东京大学的先进的科学和技术研究所的韩国、日本理研实验室,和日本的先进工业科学和技术。亚博老虎机网登录使用一个称为光谱成像扫描隧道显微镜的技术,他们测量相对宽松的电子可以在每个从表面铜和氧气网站显微镜针的尖端。宾厄姆顿的Michael Lawler提出新的理论方法和金Eun-Ah康奈尔帮助团队理解电子的行为。
整个氧化铜水晶,科学家们发现了一个显著的不同电子态与神秘的赝能隙阶段:电子的数量能够“隧道”显微镜提示不同取决于氧原子的位置相对于铜原子。”照片的铜原子在单元结构的中心,有一个氧气的“北”和一个“东方”,整个单位重演一遍又一遍地在氧化铜层,”戴维斯说。“在每一个类单位,从北部的电子隧穿能力氧原子是不同于东部氧气。”
这种不对称行为的发现可能是一个突破理解和控制高温超导体,因为从历史上看,发现物质的减少对称负责其他国家导致了巨大的进步在理解和实现控制这些州。例如,发现液态晶体的对称性破坏最终导致控制和日常使用的液晶显示器(lcd)。
科学家们将追求赝能隙的研究,首先通过寻找一个类似对称破坏其他氧化铜超导体。他们还将试图确定:定向不对称电子的行为如何影响电子流经系统的能力;如何定向依赖可能抑制超导;最终,这可能是如何克服温度温暖足以让实用高温超导技术。
“最终目标是发现或创造材料可以作为超导体,携带电流没有能量损失,在室温下,”戴维斯说。亚博网站下载
常规超导体,甚至是已知的“高温”品种,都必须冷却远低于冰点的温度——有些接近绝对零度,或-273°C -操作没有能量损失。需要使用像液态氦冷却剂或氮,这使得它们适合日常使用。
“发展中超导体运作而不需要冷却剂将转型,”戴维斯说。“这种材料将亚博网站下载大大改善能量分布系统的效率,节省大量的金钱和更新电网满足21世纪的需求。”
通过其中心紧急超导、46个新数百万美元的能源前沿研究中心之一(EFRCs)去年成立能源部科学办公室,布鲁克海文实验室扮演主要角色在应对这一挑战。亚博老虎机网登录办公室的科学资助中心亚博老虎机网登录支持布鲁克海文对当前研究的贡献。理论研究是由美国国家科学基金会的支持。亚博老虎机网登录额外的资金是由美国陆军研究办公室和英属哥伦比亚大学的。
来源:http://www.bnl.gov/