研究揭示超导和相关现象的新方面

研究揭示超导和相关现象的新方面

一个世纪前偶然发现,超导现象继续激发着一场技术革命。1911、在研究固体汞冷却到4 K的行为(269°C),荷兰物理学家Heike Kamerlingh Onnes(1853-1926)首次发现某些材料进行电性也不在绝对零度附近的温度损失观察。 

在20世纪80年代,当在90 K(-183°C)范围内的高得多的温度下观察到超导电性时,兴趣又恢复了。这一水平后来超过了,而在室温下超导性的预期目前推动了几家排名前列的科学机构的研究。

该信息提供了一个研究的背景最近由固体物理组的ã圣保罗州立大学(圣保罗州立大学)在里奥克拉鲁,巴西。主要研究者 瓦得悉马里亚诺de Souza。此外,其他研究人员圣保罗州立大学附属团队包括来自南巴黎大学的科学家们在法国(奥赛)。在里奥克拉罗使用&nbsp购设备得到的结果;FAPESP的支持。 

在一些材料中,超导相表现在所谓的“莫特绝缘相”附近。Mott的金属-绝缘体转变是突然变化的导电性发生在一个给定的温度时,电子间的库仑斥力变得与自由电子的动能,”马里亚诺告诉 &nbspêFAPESP银金融;

当库仑斥力变得相关时,行进的电子变成局部化,这就最小化了系统的总能量。这种电子局域化是莫特绝缘相。在某些情况下,一个更奇异的过程展现出来。由于电子占据网络中相邻站点之间的相互作用,电子以非均匀的方式在网络中重新排列自身,并且发生所谓的“电荷有序阶段”。我们的研究解决了这种现象。

当电荷有序相发生时,非均匀电荷分布,有时伴随着晶格网络的畸变,使材料电极化,因此,它的行为类似于铁电材料。这一阶段被称为“铁电莫特哈伯德相”后的两个英国物理学家研究的课题:Nevill Mott(1905-96),1977诺贝尔物理学奖获得者,和John Hubbard(1931-80)。

实验探索这些奇异的阶段,圣保罗州立大学的研究人员选择了一个叫Fabre的盐类物质,这是从一个有机分子形成的,tetramethyltetrathiafulvalene(TMTTF),一个对称的配置包括一个中央碳碳双键和甲基自由基的两边。他们用一个恒温器,也得到FAPESP的支持,达到最寒冷最磁点在圣保罗州立大学,在温度为1.4 K和12特斯拉的磁场。

马里亚诺说:“有了这个实验装置,我们的目的不仅仅是表征材料,虽然这很重要,但是要研究物质在极端条件下表现出来的基本性质。”“法布尔盐具有极为丰富的相图为那些从事这类研究。有关的分子系统已经使用核磁共振成像、红外光谱和其他技术进行了探索。我们主要做的是测量它们在低频区的介电常数。

值得一提的是,介电常数不同的材料,而这是一个宏观量,它告诉我们一个材料有多极化。

“鉴于Fabre盐是高度各向异性的,因此具有很强的晶体学方向相关的输运性质,当电荷有序时,我们观察到Mott Hubbard电极化在TMTTF栈。这种极化是相当大的,并在2001的文献中被报道过,”马里亚诺说。

本研究首次测量了这些材料的介电常数对离子的贡献。我们发现,随着温度的降低,离子的贡献也减少,这就产生了莫特-哈伯德相。这是一个尚未在文献中报道的新观察——我们真正的原创贡献。我们还详细研究了莫特-哈伯德相辐照引起的无序效应。

他补充说,这是重要的,因为莫特-哈伯德铁电相接近超导性。

斯坦福大学物理学荣誉教授William Little指出,低维分子导体将是获得室温超导电性的候选材料。在他的作品中,很少提出室温超导电性会通过“刺”的实现,或导电链高度极化的侧链。“我们正在研究的材料正是这些元素,”马里亚诺说。

脊柱的产生是第一步。下一步,已被里奥克拉鲁研究者的设想,是应力纤维盐诱导在莫特哈伯德铁电相的超导电性。

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