2006年1月10日
它们看起来像超导体表面的微小旋转尘暴：“漩涡”出现在磁场与材料相互作用的地方。然而，与无害的尘暴不同，漩涡会削弱超导体无电阻传输电流的能力。
了解涡旋在不同温度和磁场下如何运动和排列，以及它们如何受到材料物理特性的影响，对于维持超电流流动至关重要。
作为Argonne对超导体的高度关注的一部分，实验室的一组科学家欧洲杯足球竞彩材料科学欧洲杯线上买球MSD (Division)首次获得了磁涡旋与超导体中人造纳米级工程缺陷相互作用的详细图像。了解这种相互作用可以帮助科学家减少涡旋的电流损耗效应，或者从根本上设计出新的超导体，用于传输直流和交流电力，以及基于涡旋操纵的量子逻辑设备。
1986年发现的高温超导体，因其在液氮冷却下能够无电阻导电而引起了人们的极大兴趣。以前，人们只知道用液氦冷却的金属具有超导电性，而液氦的生产和处理难度更大，成本也更高。高温超导体现在被应用于许多领域，包括移动电话网络的射频滤波器、磁共振成像（MRI）设备和粒子加速器。
限制超导体应用的一个关键因素是它们对磁场的响应，比如在电动机中。磁场会减少超导材料所能携带的电流。磁场在超导材料中产生涡流管。在这些结构中超导性被完全抑制。(涡旋的个体结构及其排列是由阿贡材料科学部的阿列克谢·阿布里科索夫(Alexei Abrikosov)预测的，他因对超导体的研究而获得2003年诺贝尔物理学奖。)欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球当电流流过超导体时，涡流在洛伦兹力的作用下与电流形成直角。材料内部的涡旋运动耗散了能量并产生阻力。
科学家们已经发现，通过将涡流“固定”在缺陷上(嵌在超导体中的非超导物质的微小颗粒)，涡流可以被锁定在某个位置。
“如今，涡旋钉扎是超导体研究的主要方向，”阿贡团队的首席研究员Goran Karaperov（MSD）说，该团队包括Maria Iavarone、Jan Fedor、Dan Rosenmann和Wai Kwok（均为MSD）。“我们正专注于缺陷背后的微观物理，这些缺陷将漩涡固定在适当的位置，并提高材料的载流能力。”欧洲杯足球竞彩
为了了解更多关于漩涡及其影响的信息，阿贡研究小组使用低温扫描隧道显微镜（STM）。这项复杂的技术被用于基础研究，以获得表面的原子尺度图像以及表面及其下方电子状态的基本信息。表面的原子尺度图像及其电子结构使阿贡研究小组能够确定控制超导性的涡流和固定涡流的缺陷的位置。将这种强大的成像技术应用于工程缺陷结构是一大进步。
STM需要一个非常锋利的导电探针靠近样品，距离只有几个原子直径。电子可以跳过样品材料和触控笔之间的间隙或“隧道”，产生电信号。手写笔缓慢地扫描表面，时而升高时而降低，以保持表面和笔尖之间的间隙恒定。记录触笔的垂直运动，揭示了表面原子的结构。
卡拉佩特洛夫说:“如果扫描探针接触到表面，实验就结束了。”“这些实验非常精确。为了使表面形象化，尖端距离材料三到四埃。它必须精确到那个距离——在百分之一埃以内——才能观察到这些效应。”
除了开发复杂的STM技术外，该团队还设计了一种制备样品的方法，该样品具有原子级的平坦表面，其中含有周期性的缺陷阵列以固定涡流。
Karapetrov说:“每个缺陷的大小允许它最多容纳六个漩涡。”当磁场增加超过缺陷的饱和数时，在缺陷外部出现涡流。
正如预期的那样，由弱磁场引起的涡流附着在缺陷上。当科学家增加磁场时，STM图像显示了额外的涡流;那些在缺陷中找不到家的狗出现在整齐的线条旁边——一条“链子”。随着磁场的进一步增大，涡旋链密度增大，达到特定的临界强度;在这一临界场，涡旋链分裂为两条平行链。这种转变伴随着超导体临界电流密度的一个峰值，临界电流密度是衡量超导体携带大电流的能力的指标。科学家们能够通过进一步增加磁场来创造额外的平行链。
卡拉佩特洛夫说:“这基本上是一个阶段转变。“这种行为在十多年前就被理论上预测到了，但直到这种扫描技术完善后，才可能看到它。”
该实验标志着第一次直接观察到这种从单链到多链的相变。这也是第一次用STM在工程样品中研究涡旋。以前，创造具有不同缺陷特性的超导体是使用随机分布的缺陷，这些缺陷是由像阿贡的ATLAS这样的重粒子加速器产生的。
Karaperov说：“使用ATLAS辐照样品进行的STM实验对我们帮助很大。但制造工程样品的能力意味着我们可以自由地制造出最适合应用的缺陷几何形状。”。“我们可以通过改变制造参数来设计涡流钉扎能力和最佳临界电流的材料。由于缺陷是通过光刻技术产生的，我们可以完全控制几何结构和内部结构。”光刻工艺还允许研究人员改变缺陷中的材料，开辟研究的新途径。
这项研究在2007年发表了两篇论文应用物理快报和物理评论快报:首先讨论样品的制备，其次重点讨论研究结果。(2)中国生物医学工程学报(英文版)。Rev. Lett. 95(2005) 167002)。