高溫超導“指紋”

Cornell 大學 Kim 教授組織理論和實驗的研究隊伍,對鋰鐵砷鐵磁超導體的超導機理進行研究。他們根據所得的結果,認為,這類超導體,當溫度下降後,在形成反鐵磁相之前,出現電子自鏇漲落,幫助電子克服由庫倫定律使電子間出現的排斥力,而形成庫珀對-超導“指紋”(特徵);而出現超電導性。

普通超導體的臨界溫度在零度K附近,此時,超導體內的電子運動很慢,由於材料結構點陣的震動交換,幫助電子克服庫倫作用的排斥力,而形成庫珀電子對,在超導體內不受阻力運動,出現超導電現象。因而,現有超導理論認為,物體內出現庫珀對,是超導性的特徵“指紋”。

約在30年前,發現了鋇釔銅氧系列的高溫超導體,它們的超導臨界溫度可高達77度K附近,相對於普通超導而言,這些高溫超導體在這樣高的溫度下,為什麽還能出現超導現象?致今尚未清楚。

2006年,日本細野秀雄教授首先發表了LaFeOP以鐵為主體的鐵磁超導體。它的超導臨界溫度在50度K附近,較高溫超導的低,但相對普通超導體的臨界溫度而言,仍屬於高溫超導。隨後,又引起世界一陣研究鐵基超導的熱潮,認為對這類超導的研究,可以幫助了解高溫超導的機制。

在此背景下,Cornell大學,Kim教授組織了理論和實驗的研究隊伍,開展了對鋰鐵砷鐵磁超導體的研究。

鐵基高溫超導體是所謂多能帶(Multiband)系統·即,有一定能量的電子可具有不同速度的幾種動量。kim 了解這種系統的特點,並知道在多能帶系統內,由於自鏇漲落的影晌,在特別動量下,測量電子能量的變化。通過計算,以及某一能量動量時,他們成功區分電子自鏇漲落的指紋(特徵),它和點陣震動有明顯的區別。他們用準顆粒干涉投影術(quasiparticle interference imaging)做為能量測量技術。結果證明;在鋰鐵砷鐵基超導體中,出現電子漲落的指紋。即,這樣的超導體,在低溫下形成反鐵相之前,出現電子漲落而形成庫珀電子對而具有超導電性。這是Kim研究團隊的研究結果。

參考文獻:

Jan,6,2015.by Anne Ju “high-temperature superconductor fingerprint found" "news.cornell.edu/stories/2015/high-temperature-superconductor-finger-found

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