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wangyikeco木蟲 (正式寫手)
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[交流]
高溫超導中的電荷載流子成對機制再獲新見！ 已有1人參與
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高溫超導現(xiàn)象至今仍未被完全理解。近日，BESSY II 的一支國際研究團隊在未摻雜的 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機理的理解，并可能對其他功能材料的研究同樣具有重要意義。相關研究發(fā)表在《Nature Communications》上。 大約 40 年前，一類新材料突然進入研究焦點：高溫超導體。這些材料不僅能夠在接近絕對零度（0 K 或 -273°C）時實現(xiàn)無能量損耗的導電，而且還能在遠高于該溫度的環(huán)境中依然保持超導性，盡管距離室溫仍有差距。 這些材料已經(jīng)在技術上有所應用。然而，這種超導現(xiàn)象的本質機制仍未完全清晰。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 教授領導的國際團隊，通過實驗精確測量了氧原子上的電荷載流子成對能量。實驗樣品來自羅馬大學，由銅氧層與鑭氧層交替構成，化學式為 La₂CuO₄。 當該化合物被摻雜外來原子時，可以在低于 40 K 的條件下表現(xiàn)出超導性，其中超導性發(fā)生在 CuO 層，而 LaO 層依然保持絕緣。研究認為圍繞氧原子的空穴（即氧空穴）在超導中起關鍵作用。本次實驗在未摻雜的 La₂CuO₄ 樣品上，于室溫條件下進行。“我們希望了解載流子在這兩種氧化物層中相互作用的強度以及它們之間的差異�！必撠煷舜窝芯康牡谝蛔髡� Danilo Kühn 博士解釋說，他是在 Uppasala-柏林聯(lián)合實驗室期間于 BESSY II 完成的測量。 實驗中，研究團隊使用了具有獨特配置的飛行時間能譜儀，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)百萬倍更短時間內發(fā)生的相互作用過程。 “我們的方法之所以有效，是因為它能選擇性地觀察與超導性直接相關的銅氧層�！盞ühn 表示。實驗結果顯示，銅氧層中的相互作用能量明顯低于絕緣的鑭氧層。 “這些結果將幫助我們進一步理解高溫超導的機制。”Föhlisch 總結道，“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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