一对的转换电子如何在有害金属中超传输电流
对于该领域的研究人员来说,它们被称为“有害金属”,但它们并不是真的那么糟糕。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作用力并设法配对和传输“传统”超导体中发生的电流?
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《物理评论快报》上发表的研究,在这些材料中,电子将转变为新的物体,其具有前所未有的特性,可以使它们配对,从而使电流超导。在他们的研究中,研究人员还证明了一种新型的有害金属,称为“洪德金属”的特殊性,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
该研究的作者劳拉·范法里略(Laura Fanfarillo),安吉洛·瓦利(Angelo Valli)和马西莫·卡彭内(Massimo Capone)解释说:“超导体是有趣的材料,因为它们隐藏了许多悬而未决的谜,同时,它们还具有不可思议的应用潜力。它们是化合物,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。不是对于其中许多所谓的低温超导体而言,超导性会在非常接近绝对零的温度下出现,从而使它们的使用变得复杂且非常昂贵。但是,还有高温超导体,例如不良金属,其临界温度虽然远低于零,但所需的冷却却简单得多,而且成本也不高。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)走了”
研究人员解释说:“在低温超导体中,我们知道超导性是由于成对的电子通过“介体”克服了其负电荷而排斥的结果。一旦成对组织,电子便开始相干运动并传输电流而没有遇到任何阻力,在不良金属中,电子所受的库仑斥力要比传统金属强得多,从理论上讲,这种斥力应能防止这些对的形成和超电流的传输甚至更具决定性。” 这就是问题所在:“由于我们知道电子之间的配对是超导基础的机制,至少在这种情况下,存在介体,有待了解的是,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,将使它们成为最差的候选者,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,这还不止于此:“在这项工作中,我们还证明了一种新型的,以排斥为特征的不良金属,称为'洪德金属'。”在超导领域开辟了有趣的前景。科学家得出结论,我们的结果“准确而优雅地解释了黑色金属超导体类中的大量实验证据,这是一种相对新型的材料,于2008年发现,但是其空前的性质仍然是一个充满科学家疑问的研究领域。 ”