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wangyikeco木蟲 (正式寫手)
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[交流]
高溫超導(dǎo)中的電荷載流子成對機(jī)制再獲新見！ 已有1人參與
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高溫超導(dǎo)現(xiàn)象至今仍未被完全理解。近日，BESSY II 的一支國際研究團(tuán)隊(duì)在未摻雜的 La₂CuO₄ 中測量了電荷載流子成對的能量。他們發(fā)現(xiàn)，在可能發(fā)生超導(dǎo)的銅氧層中，電荷載流子之間的相互作用能量顯著低于絕緣的鑭氧層。這一研究成果有助于加深我們對高溫超導(dǎo)機(jī)理的理解，并可能對其他功能材料的研究同樣具有重要意義。相關(guān)研究發(fā)表在《Nature Communications》上。 大約 40 年前，一類新材料突然進(jìn)入研究焦點(diǎn)：高溫超導(dǎo)體。這些材料不僅能夠在接近絕對零度（0 K 或 -273°C）時(shí)實(shí)現(xiàn)無能量損耗的導(dǎo)電，而且還能在遠(yuǎn)高于該溫度的環(huán)境中依然保持超導(dǎo)性，盡管距離室溫仍有差距。 這些材料已經(jīng)在技術(shù)上有所應(yīng)用。然而，這種超導(dǎo)現(xiàn)象的本質(zhì)機(jī)制仍未完全清晰。已知的是，在特定條件下，載流子之間的特定相互作用使它們能夠平滑地穿過晶格。 現(xiàn)在，由 BESSY II 的 Alexander Föhlisch 教授領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)，通過實(shí)驗(yàn)精確測量了氧原子上的電荷載流子成對能量。實(shí)驗(yàn)樣品來自羅馬大學(xué)，由銅氧層與鑭氧層交替構(gòu)成，化學(xué)式為 La₂CuO₄。 當(dāng)該化合物被摻雜外來原子時(shí)，可以在低于 40 K 的條件下表現(xiàn)出超導(dǎo)性，其中超導(dǎo)性發(fā)生在 CuO 層，而 LaO 層依然保持絕緣。研究認(rèn)為圍繞氧原子的空穴（即氧空穴）在超導(dǎo)中起關(guān)鍵作用。本次實(shí)驗(yàn)在未摻雜的 La₂CuO₄ 樣品上，于室溫條件下進(jìn)行�！拔覀兿Ｍ私廨d流子在這兩種氧化物層中相互作用的強(qiáng)度以及它們之間的差異�！必�(fù)責(zé)此次研究的第一作者 Danilo Kühn 博士解釋說，他是在 Uppasala-柏林聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室期間于 BESSY II 完成的測量。 實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)使用了具有獨(dú)特配置的飛行時(shí)間能譜儀，通過俄歇光電子符合譜（Auger photoelectron coincidence spectroscopy）來探測電子成對行為。特殊的 X 射線脈沖（PPRE 脈沖）以數(shù)百納秒的間隔照射樣品，使研究者能夠從容解析那些在數(shù)百萬倍更短時(shí)間內(nèi)發(fā)生的相互作用過程。 “我們的方法之所以有效，是因?yàn)樗苓x擇性地觀察與超導(dǎo)性直接相關(guān)的銅氧層�！盞ühn 表示。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，銅氧層中的相互作用能量明顯低于絕緣的鑭氧層。 “這些結(jié)果將幫助我們進(jìn)一步理解高溫超導(dǎo)的機(jī)制。”Föhlisch 總結(jié)道，“這一測量方法也同樣有潛力為其他功能材料研究提供新見解�！� More information: Danilo Kühn et al, Direct observation of the on-site oxygen 2p two-hole Coulomb energy in La2CuO4, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-65314-w |
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wangyikeco
木蟲 (正式寫手)
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