在高温超导体中发现场致对对称密度波状态

工业科技资讯 2019-06-19 17:25:41 137
超导体是量子材料,是电力和电子信息的完美发射器。虽然它们构成了固态量子计算的技术基础,但它们也是其关键的限制因素,因为传统的超导体仅在-270°C附近的温度下工作。这促使全球竞相试图发现更高温的超导体。含有CuO2晶体层(铜酸盐)的材料目前是最高温度超导性的最佳候选材料,工作温度约为-120°C。但是这些化合物的室温超导性似乎因竞争电子阶段的存在而受挫,最近的重点是识别和控制神秘的第二阶段。
 
当电子形成相反的自旋和相反的动量对时发生超导,并且这些“库珀对”凝聚成均匀的电子流体。然而,理论还允许这些电子对结晶成“对密度波”(PDW)状态的可能性,其中对的密度在空间中周期性地调制。对于这样的PDW是否是铜酸盐的竞争阶段,已经出现了强烈的理论兴趣。
 
为了寻找这样一个PDW州的证据,由JC Seamus Davis教授(牛津大学)和Andrew P. Mackenzie教授(德累斯顿马克斯普朗克研究所CPfS)领导的团队与主要合作者Stephen D. Edkins博士和博士Mohammad Hamidian(康奈尔大学)和Kazuhiro Fujita博士(Brookhaven国家实验室)使用高磁场来抑制铜酸盐超导体Bi2Sr2Ca2CuO2中的均匀超导性。然后,他们对新的场诱导相的电子结构进行了原子级可视化。在这些情况下,发现了包含PDW状态的多个特征的电子状态密度的调制。该现象与场致PDW状态的理论预测完全一致,意味着它是一对密度波,与铜酸盐中的超导性竞争。这一发现清楚地表明,为了理解铜酸盐的神秘高温超导性背后的机制,需要考虑这种奇异的PDW状态,因此开启了铜酸盐研究的新领域。