科学家揭示了一类新的非常规超导体的内部工作原理

来自美国能源部埃姆斯国家实验室和SLAC国家加速器实验室的一个科学家团队提供了关于无限层镍的新数据和分析。这种材料是最近发现的一类非常规超导体。这些结果为这些超导体的工作原理以及它们与其他超导体的区别提供了新的见解

论文“低能电动力学中无限层镍酸盐d波超导性的证据”已发表在《自然材料》杂志上

超导性是指材料在低于临界温度的情况下导电而没有能量损失。超导体被用于MRI机器和量子计算机等技术

有两种类型的超导体，传统的和非传统的。这两种类型的主要区别在于临界温度。传统的超导体通常在超低温下工作。许多非常规超导体在更高（尽管仍然非常低）的温度下工作。研究人员寻求更高的温度来开辟超导体的新用途，同时也揭示了产生这些非常规行为的机制

根据艾姆斯实验室的科学家王继刚的说法，超导体在电子层面上也有所不同。当超导体达到其临界温度时，就会形成称为库珀对的电子对。这些库伯对产生了超导间隙。这个间隙是使电子单独运动所需的最小能量

在传统超导体中，间隙在所有方向上都是相同的大小（例如，在s波超导中）。然而，在非常规超导体中，间隙大小可能因电子流动的方向而不同（例如，在d波超导中）

王实验室的博士后研究员Bing Cheng说：“最新的、可能具有突破性的非常规超导体之一是无限层镍。”这种材料最初是由SLAC的Harold Hwang发现的，他也是研究团队的一员

无限层镍是极其薄和复杂的，以薄膜的形式存在于其他材料上。这些特性使得很难使用传统的工具来研究这些超导体的基本特性

为了应对这一挑战，王在艾姆斯实验室的团队利用他们在太赫兹波光谱方面的专业知识来检查镍化物。利用这些工具，他们测量了间隙大小，并发现了当材料接近或高于其临界温度时的快速超导波动

他们的结果证实了这种材料具有d波超导性，这与斯坦福大学团队成员沈志勋发现的一些非常规超导体相似。沈三十多年来致力于解开d波超导的秘密

王认为，理解非常规超导的性质仍然是当今凝聚态和材料物理学的最大挑战之一。他说：“关于库珀对中的电子是如何粘合的，仍然存在争议。”。然而，了解这些镍可以为这个长期存在的谜题提供一个解决方案