电子对发现远远高于超导临界温度
物理学家发现，当温度和能量远远高于超导发生的临界阈值时，“电子对是超导的一个显著特征。
本周发表在《自然》杂志上的一篇关于这项工作的论文的共同通讯作者道格·内特森说，在临界温度略高于临界温度的地方发现库珀对电子并不会让一些人感到惊讶。更奇怪的是，它看起来有两种不同的能量尺度。有一个更高的能量尺度，在那里成对形成，也有一个更低的能量尺度，在那里他们决定联合起来，集体一致地行动，这实际上带来了超导性
赖斯大学的物理学家陈(左起)李阳,Panpan周和家道格-纳梯尔森和他的同事们布鲁克海文国家实验室和康涅狄格大学的发现证据的电子配对
2超导
2温度和能量的一个标志性特征远高于发生超导的临界阈值。这项研究发表在本周的《自然》杂志上。(杰夫·菲特洛/莱斯大学)
电阻在现代社会是如此普遍，以至于我们大多数人都认为电脑、智能手机和电器在使用过程中会升温是理所当然的。这种加热之所以发生，是因为电流不会在设备内部的金属丝和硅芯片中自由流动。相反，流动的电子偶尔会撞上原子或彼此，每次碰撞都会产生一点点热量。
自1911年以来，物理学家们就知道，在超导体材料中，电流可以在没有阻力的情况下流动。1957年，他们找到了原因:在特定的条件下，包括通常很冷的温度，电子成对地结合在一起，这是’s通常是禁止的，因为它们相互排斥，作为一对，它们可以自由流动。
与莱斯大学、布鲁克海文国家实验室和康涅狄格大学的专家共同参与了这项研究的内特森说:为了获得超导性，人们普遍认为需要配对，而且需要在它们之间取得某种一致性。很长一段时间以来，问题一直是:你们什么时候能买到鞋?因为在传统的超导体中，一旦形成对，就会产生相干性和超导性
电子对是以物理学家利昂·库珀的名字命名的，他是第一个描述电子对的人。物理学家们认为，除了解释经典的超导现象，库珀对还带来了高温超导现象，这是上世纪80年代发现的一种非常规的超导现象。它被称为“高温”，因为它发生的温度虽然仍然很冷，但比经典超导体的温度要高得多。长期以来，物理学家一直梦想着制造出能在室温下工作的高温超导体，这一发展将彻底改变全球能源的制造、移动和使用方式。
但是，尽管物理学家对经典超导体中电子配对的方式和原因有了清晰的理解，但对于高温超导体，如新研究中提到的镧锶氧化铜(LSCO)，情况却并非如此。
每个超导体都有一个临界温度，在这个温度下电阻消失。纳特森说，过去20年来对铜氧化物超导体的理论和研究表明，铜对形成于临界温度以上，只有当材料冷却到临界温度时才会发生相干性移动。
如果这是真的，而且你已经在更高的温度下得到了电子对，问题是，在那些温度下你也能得到相干性吗?“” Natelson说。你能以某种方式说服他们在伪隙区域开始他们的舞蹈吗
莱斯大学研究生周盼盼(音译)对“shot噪声”实验进行了分析，该实验发现，镧锶氧化铜在临界温度以上(即材料成为超导体的温度)存在电子对的证据。周测量了流经超导体层间纳米级“隧穿结s”的电流，并指出单电子的通过不能解释流过这些结的电荷量。(杰夫·菲特洛/莱斯大学)
在自然研究中,Natelson和同事们发现的证据这更高能量配对在超纯LCSO传导噪声样本在实验室生长的Brookhaven’s伊凡博兹̆ović,这项研究的共同通讯作者。
他说:“他种植的是世界上最好的材料，我们的测量和结论之所以成为可能，是因为这些样品的纯度。“He和他的团队制作了一种叫做隧道连接的设备，我们不仅研究电流，还研究电流的波动，我们称之为发射噪声。
内特森说:在大多数情况下，如果你测量电流，你是在测量平均值，而忽略了电流是由电荷块构成的这一事实。这就像测量你家里每天的平均降雨量和测量任意时刻的雨滴数量之间的差别
通过测量变化在离散电荷流过LCSO路口,Natelson和他的同事们发现,通过单电子不能占的电荷量流经连接的温度和电压远高于发生超导的临界温度。
他说:“其中一些电荷一定是成较大的块，也就是成对的。这是不寻常的，因为在传统超导体中，一旦超过了与超导有关的特征能量标度，电子对就会被撕裂，你只能看到单个电荷。
内特森说，看起来LCSO包含了另一个能量标度，在那里形成了对，但aren’t还没有集体行动。人们以前提出过关于这类事情的理论，但这是第一个直接证据
内特森说，it’还不能断言物理学家是否能利用这些新知识，在非传统超导体的高温条件下，诱导结对自由流动。但博兹̆ović说发现“profound implications”理论物理学家研究高温超导体和其他类型的凝聚态。
科学家Myung-Geun汉(坐在前面),伊凡博兹̆ović(坐),Yimei朱(站)和安东尼Bollinger布鲁克海文国家Laboratory’s凝聚态物理和材料科学部门建立电子传输设备之间夹一层薄薄的一个绝缘材料的厚层超导镧锶氧化铜(LSCO)。与莱斯大学和康涅狄格大学的科学家合作，研究小组发现，已知携带超导电流
2的大量电子对存在于LSCO中，远高于预期的温度和能量范围。(照片由布鲁克海文国家实验室提供)
“In某种意义上,课本章节重写,”博兹̆ović说。从这项研究中，我们似乎得到了一种新型的金属，其中很大一部分电流是由电子对携带的。在实验方面，我希望这一发现将引发更多后续工作，例如，使用相同的技术来测试其他铜或超导体、绝缘体和层厚
博兹̆ović是氧化物分子束外延组的组长Brookhaven’s凝聚态物理和材料科学部门。
纳特森教授，物理与天文学、电子与计算机工程、材料科学与纳米工程等学科的教授，水稻’s物理与天文学系主任，水稻’s量子材料中心(RCQM)成员。
RCQM利用全球合作伙伴关系和20多个水稻研究小组的优势来解决与量子材料有关的问题。RCQM是由莱斯’s办公室的教务长和副教务长的研究，威斯自然科学学院，布朗工程学院，小卷曲研究所和物理系和天文学，电子和计算机工程，材料科学和纳米工程。
其他参与研究的作者还包括周鹏鹏、陈丽阳和刘跃，他们都是莱斯大学的教授，康涅狄格大学的伊利亚•索切尼科夫，以及布鲁克黑文实验室的安东尼•博林格、韩明根、朱一梅和何曦。
这项研究得到了美国能源部(DE-FG02-06ER46337)、戈登和贝蒂摩尔基金会(Gordon and Betty Moore Foundation) ’s EPiQS Initiative (GBMF4410)、康涅狄格州和国家科学基金会(DMR-1704264)的支持。
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