在超导体中加入像氧这样的带电荷原子可以提高材料的导电能力

使用先进的成像技术和一项精明的战略,研究人员康奈尔大学原子和固态物理学(LaASP)的实验室已经表明了如何将氧气与超导体的充电原子添加到超导体,可以增加材料整体和矛盾的电力的能力 - 以将其降至局部斑点。

在8月12日发布的发现,科学问题可能导致更有效的超导体的最终发展。欧洲杯线上买球

由康奈尔大学物理学教授j.c.Séamus Davis领导的科学家们在康奈尔大学克拉克大厅的地下室使用了专门的扫描隧道显微镜(STM)进行了这项研究。他们首次确定了特定超导体分子结构中单个氧原子的位置,并利用这些信息来研究原子如何影响其邻近区域的电流流动。他们说,这是了解超导体工作原理的一小步,但却是至关重要的一步。

超导体是导电电力几乎没有阻力的材料。欧洲杯足球竞彩在这种情欧洲杯足球竞彩况下,这些材料掺杂有氧气的铜基化合物(铜酸盐),如氧气,并冷却至极低的温度,广泛用于从医学到军队的领域。但它们背后的物理仍然不太了解,使得创造室温超导体难以捉摸的最终目标。

长期以来,研究人员一直怀疑,掺杂剂原子——它们对电导率至关重要,因为它们吸引电子,并留下带正电荷的间隙,让电流没有阻力地流动——实际上会适得其反,因为它们在原子水平上造成电子无序。但直到现在,还没有人能够足够仔细地观察原子结构,以确定它们之间的相关性。

康奈尔大学的研究人员通过制备掺杂不同浓度氧原子的铜超导体样品来解决这个问题。利用STM可以测量小于一纳米宽(三个硅原子的宽度)区域的电流,他们根据电流在平面上每个点的流动情况绘制了材料的地图。欧洲杯足球竞彩他们发现,氧原子的位置与他们已经确定的能量紊乱区域相关。

“现在我们可以把掺杂剂原子放入图像中,然后问,它们是否与电子无序直接相关?”戴维斯说。“当掺杂剂远离时,电子波是均匀的。”然而,当掺杂剂原子靠近导电平面时,波变得非常不均匀,导致超导性的破坏。

戴维斯说,可以把这种化合物的电子想象成在一个精心编排的作品中一起移动的舞者。

“超导是通过配对两个电子来制造的。它就像一个舞蹈 - 不是一个华尔兹,而是一个像舞蹈一样的分布舞,”戴维斯说。“如果你把石头放在舞池的中间,你会打扰这种模式。一旦你摧毁了所有对,你就会摧毁超导。”

但是(这里反舞的比喻有点不成立)石头——在这里是掺杂剂原子——是舞蹈的先决条件。所以除掉他们是不可能的。

“这些原子必须以两种不同的方式工作 - 平均地在当地一种不同的方式,”加州大学伯克利大学博赛尔研究员Kyle Mcelroy说,“伯克利大学和本文共同作者。“其中一个大问题是为什么不同的铜替换家庭在不同温度下超越的原因。过渡温度的四到五倍的蔓延。为什么这些过渡温度会变得如此多,以及如何管理它?”

专家预测,2010年的超导体市场将达到50亿美元,从2000年的大约一半到 - 如果增长继续线性。但是,如果科学家可以学会制造超越温度下超级导电的材料,市场可能会飙升。欧洲杯足球竞彩

这篇论文的合著者、康奈尔大学物理学研究生詹姆斯·斯莱扎克(James Slezak)说:“这类信息是了解高温超导机理的必要步骤,下一步是了解如何提高转变温度。”

本文的其他作者包括加州大学的D.H. Lee-Berkeley,H. Eisaki国家先进的工业科学和技术研究所,茨卡基,日本和东京大学的乌奇达。欧洲杯线上买球

http://www.cornell.edu/

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