2019-04-15 19:46:01
在最近发现的超导体中发现了意外的特性

东京都立大学的研究人员发现,最近发现的超导材料晶体,一种具有四重对称结构的层状铋硫属元素化物,其超导性仅显示出两倍对称性。这些结构中超导性的起源尚不清楚;这一发现表明,与一种神秘的材料(称为向列超导体)和非常机制相关联,超导电性可以在更容易达到的温度下出现。

超导体是具有极低电阻的材料。他们已经看到了强大的电磁铁的众多应用,特别是在医学磁共振成像(MRI)单元中,它们用于产生高分辨率非侵入性成像所需的强磁场。然而,存在阻碍更广泛使用的重大障碍,例如,用于长距离的电力传输。最值得注意的是传统的超导性仅在极低的温度下出现。第一批“高温”超导体仅在20世纪80年代后半期被发现,其工作原理的机制仍然备受争议。

2012年,东京都立大学的Yoshikazu Mizuguchi教授首次成功地设计了具有交替绝缘和超导层的层状铋硫属化物材料。 (硫族化合物是含有元素周期表第16族元素的材料。)现在,同一个团队对材料的单晶进行了测量,发现晶体结构的旋转对称特性没有在超导电性如何随取向变化的情况下重复出现。 

该组研究的材料包括由铋,硫和硒制成的超导层,以及由镧,氟和氧制成的绝缘层。重要的是,硫属化物层具有四重旋转(或四边形)对称性,即当旋转90度时相同。然而,当团队在不同方向上测量材料的磁阻时,它们仅发现双重对称,即当旋转180度时相同。在不同温度下的进一步分析并未表明结构有任何变化;他们得出结论,这种对称性的破坏必须来自层中电子的排列。

向列相的概念来自液晶,其中无序的无定形棒状粒子阵列可以指向相同的方向,破坏旋转对称性,同时保持随机分布在空间上。最近,人们假设材料的电子结构,电子向列性,类似于高温超导体中超导性的出现。这一发现清楚地将这种高度可定制的系统与铜和铁基材料等高温超导体联系起来。该团队希望进一步的调查能够揭示关于广泛不同的材料如何产生类似行为以及它们如何工作的重要见解。

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