2021年4月13日
创建一个二维材料,只有几个原子厚,通常是一个艰苦的过程需要复杂的设备。app亚博体育因此科学家们惊讶地发现,2 d水坑里面出现一个三维的超导材料,允许电子旅游以100%的效率和零电阻,没有提示。
在这些水坑,超导电子表面上装作是局限在一个非常薄,薄片状平面,这种情况,要求他们在某种程度上跨越到另一个维度,在量子物理学的运用不同的规则。
“这是一个诱人的紧急行为的例子,这通常是困难的或不可能从头复制试图工程师,”Hari Manoharan说,斯坦福大学教授和斯坦福大学的研究人员材料和能源科学研究所(西梅斯)能源部SLAC国家加速器实验室,谁领导了这项研究。亚博网站下载亚博老虎机网登录
“就好像当给定显示超导性的权力,”他说,“3 d电子选择为自己生活在一个二维的世界。”
研究小组称这种新现象“维度超导”,和在一份报告中美国国家科学院院刊》上亚博老虎机网登录今天,他们认为这是3 d超导体重组自己之前接受突然转变成一个绝缘状态,电子被限制在家中原子和不能移动。
“我们发现系统中电子的行为以意想不到的方式。这是物理学的美,”卡Parra表示线性和斯坦福大学博士后研究员的研究进行的实验导致了这个有趣的结果的可视化。“我们很幸运找到这种行为。”
电子代理奇怪
虽然超导是发现了一个多世纪以前,它的用途是有限的事实,成为超导材料只有在温度接近的深空。亚博网站下载
因此宣布在1986年,科学家发现了一种新的、意想不到的超导材料,在高得多——尽管仍然很冷,温度的研究引发了海啸,一直持续到今天,与新材料的目标如何运作和开发版本,在接近室温下工作等应用程序完美高效的电线和磁悬浮亚博网站下载列车。
这项研究开始于一个名叫BPBO高温超导体的四个原子成分-钡、铅、铋和氧气。这是斯坦福大学教授的实验室合成和Paula Giraldo-Gallo西梅斯研究员伊恩·费舍尔,博士生。
正如研究者们通过常规测试,包括确定超导之间的转变温度,翻转和绝缘阶段——就像水改变蒸汽或冰,他们意识到他们的数据显示电子表现得好像他们仅限于超薄,2 d材料层或条纹。这是一个谜,因为BPBO 3 d超导体的电子通常在任意方向自由移动。
好奇,Manoharan的团队做了更细致的观察用扫描隧道显微镜,甚至STM -乐器,可以识别和移动单个原子在前几个原子层的材料。
相互作用的水坑
条纹,他们发现,似乎没有关系的方式组织材料的原子或小疙瘩和下降在其表面。
“相反,纹层,电子表现得好像他们局限于2 d, puddle-like地区材料,”Parra说。“水坑之间的距离足够短,电子可以“看到”和相互作用的方式,让他们无阻力,超导的标志。”
2 d水坑成为科学家们仔细调整温度和其他条件对超导体的转折点将成为绝缘体。
他们的观察密切匹配的理论“新兴电子粒度”在超导体中,由Nandini Trivedi俄亥俄州立大学和他的同事们。
“我们预测了违背了超导体的标准模式,”Trivedi说。“通常,超导体越强,所需要的能量打破其超导电子对之间的债券——我们称之为能源缺口的一个因素。但我的集团预测,在这种特定类型的无序超导体,相反会是真实的:系统将形成紧急水坑,超导强但对可能破碎的能量比预期的要少得多。
“这是非常令人兴奋的看到这些预测被证实了STM测量从斯坦福集团!”
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结果制作二维材料的实际意义,Parra说。亚博网站下载
“大多数方法进行二维材料的工程方法,像越来越多的电影几个原子层厚或创建亚博网站下载一个锋利的两种材料之间的接口和封闭2 d状态,”她说。“这提供了一个额外的方法对这些2 d超导状态。这是便宜的,你不需要昂贵的设备,需要非常低的温度和不需要几天甚至几个星app亚博体育期。唯一棘手的部分会的组成材料刚刚好。”
Parra现在领导着一个实验室费德里科•圣Mari-a Valparai-so技术大学的智利,注重跨学科研究的纳米生物材料。亚博网站下载她最近获得了一项资助,用于收购并经营第一低温扫描隧道显微镜在南美,使用哪个她计划继续研究这一行。
“当我有这个设备在实验室里,“app亚博体育她说,“我将连接所有的事情我学会了哈里的实验室,用它来教新一代的我们要研究人员在纳米科学和纳米技术在智利工作。”亚博老虎机网登录
这项研究是由美国能源部科学办公室。亚博老虎机网登录
来源:http://www.slac.stanford.edu/