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研究人员表明,一条古老的定律仍然适用于古怪的量子材料

本站发布时间:2023-12-23 15:44:48

早在这些研究人员发现这些电子是由工作电流产生的之前,他们就已经了解了它们的电学性质,并正在探索它们的潜力他们很早就学到了一件事,那就是金属是导电体和导热体

在1853年,两位科学家发现,金属的两种可接受的性质是如何相关的:在任何给定的温度下,电传导率与正常传导率的比值与他们测试的金属大致相同这就是所谓的Wiedemann-Franzlaw,从那时起就一直存在——除了量子材料,在量子材料中,电子在单个粒子中表现出相同的行为,并将其聚集在一起作为电子的集合实验测量结果表明,70年前的违法行为发生在这些数量的材料中,而不是一点点

现在,能源部、斯坦福大学和伊利诺伊大学国家加速器实验室的物理学家们提出了一个理论建议,即实际上,他们应该大约持有一种量子材料——氧化铜过导体或上导体,它以无相对高温导电

在今天发表在《科学》杂志上的论文中,他们提出Wiedemann-Franzlaw仍然应该坚持对电子升级的必要考虑他们建议,其他因素,如材料底盘工作中的振动,必须考虑到实验结果,这些结果看起来似乎不适用法律

SLAC材料与能源科学研究所(SIMES)研究人员和博士论文的主要作者王文说,这是理解传统超级导体和其他量子材料的第二个重要方面

王说:“所有原始世界都是由材料形成的,在这些材料中,电子相互作用很弱,其行为很可能很小,因为材料晶格中存在缺陷。”“我们想在系统中对法律进行理论测试,以确定这些事情是否属实。”

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1911年发现了超导材料,这种材料携带电流而不带电阻但他们选择了非常低的温度,使其使用寿命受到限制

这在1986年发生了变化,当时发现了第一个被称为高温或非常规超导的家族——超导尽管铜需要极其低温的条件才能发挥其魔力,但他们的发现表明,超导体有朝一日可以在接近室温的温度下工作——这使得类似于输电线的进化技术成为可能

经过近四十年的研究,这个目标仍然难以实现,尽管在理解脂质超导电状态的第二个存在方面取得了很大进展

借助强大的超级计算机进行的理论研究对于打印这些材料的实验结果以及理解和预测自动实验中的现象至关重要

在这项研究中,IMESteam模拟基于Hubbard模型的知识,该模型已成为模拟和描述系统的重要工具,其中电子依赖于电阻,并强制阻止产生预期的现象

王说:“研究结果表明,当你只服用电输运来计数时,电电导对正常电导的治疗接近Wiedemann-Franzlaw的预测。”她说:“所以,已经看到的九项实验表明,这些实验来自其他东西,比如声子或结构振动,而这些都不是Hubbard模型。”

SIMES工作人员的科学论文联合作者Brian Moritz说,尽管我们没有研究振动是如何导致裂缝的,“但系统仍然知道,这是电子的电荷和热传输之间的对应关系。这是最令人惊讶的结果。”

从这里开始,头朝下,“可能会有更多的人理解。”

这项研究的主要资助来自科学部办公室计算工作是由斯坦福大学和国家能源研究科学计算中心进行的,该中心是美国能源部科学用户设施办公室


来源:

Materials provided by
DOE/SLAC National Accelerator Laboratory. Original written by Glennda Chui.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Wen O. Wang, Jixun K. Ding, Yoni Schattner, Edwin W. Huang, Brian Moritz, Thomas P. Devereaux.
    The Wiedemann-Franz law in doped Mott insulators without quasiparticles. Science, 2023; 382 (6674): 1070 DOI: 10.1126/science.ade3232

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