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一个扭曲的超导体故事

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根据莱斯大学的科学家的说法，这种力量的字面扰动改变了物理学家长期以来认为的超导特性。
大米物理学家 鹏程戴 和 安德烈Nevidomskyy 及其同事使用模拟和 中子散射 实验，显示材料的原子结构以显示晶格的微小的扭曲所谓铁 pnictide 的钠，铁，镍和砷的化合物 。
【一个扭曲的超导体故事】在最佳超导性点附近的超级温度下，在材料中的其他对称原子级中观察到这些局部变形 。他们表示研究人员可能会有一些摆动空间，因为他们努力提高铁磷酸盐 成为超导体的温度。
Nature Communications报道的这一发现 是赖斯团队和，德国和合作者近两年的工作成果 。
Dai和Nevidomskyy都是 赖斯量子材料中心 (RCQM)的成员，他们对产生新的集体现象(如超导性)的基本过程感兴趣，这种现象允许材料在没有电阻的情况下传输电流 。
科学家最初发现超微温度下的超导性使原子以室温下不可能的方式合作 。甚至已知的“高温”超导体在环境压力下以134开尔文最高，相当于零下218华氏度 。
因此，如果对超导电性的广泛实际应用有任何希望，科学家必须找到原子及其成分在各种条件下的行为基本物理学的漏洞 。
这就是赖斯研究人员对铁磷脂所做的研究，这是一种钠，铁和砷的“ 非常规超导体 ”，特别是掺镍时 。
为了使任何材料超导，必须冷却 。它通过三个过渡发送它：第一，改变晶格的结构相变; 第二，磁转变似乎将顺磁性材料转变 为 反铁磁体，其中原子的自旋在交替方向上排列; 第三，向超导性的过渡 。有时第一阶段和第二阶段几乎同时发生，具体取决于材料 。
在大多数非常规超导体中，每个阶段对下一阶段都至关重要，因为系统中的电子开始以库珀对结合在一起，在量子临界点处达到峰值相关性，在 此点处磁性有序被抑制并且出现超导性 。
但是在pnictide超导体中，研究人员发现第一次转变有点模糊，因为一些晶格具有称为 向列 相的性质 。Nematic来自希腊语中的“线状”，类似于液体的物理学，它与外力作出反应 。
材料超导性的关键似乎在于铁磷脂所特有的微妙特性：晶格中的结构转变，其原子的有序排列，从 四方 到 正交 。在四方晶体中，原子排列成在一个方向上拉伸的立方体 。正交结构的形状像砖 。
已知钠 - 铁 - 砷磷酸盐晶体是四方晶体，直到冷却到转变温度，迫使晶格变成斜方晶系，这是在较低温度下出现的超导性的一个步骤 。但莱斯研究人员惊讶地看到异常正交区域远高于结构转变温度 。据报道，这种情况发生在最低限度掺杂镍的样品中，并且在材料过度掺杂时会持续存在 。
“在四方相中，晶格的(方形)A和B方向绝对相等，”戴先生说，他在标准与技术研究中心橡树岭实验室进行了中子散射实验来描述材料 。Heinz Maier-Leibnitz中心的中子研究和中子源研究 。
“当你冷却下来时，它最初会变成斜方晶系，这意味着晶格在一个轴上自发地坍塌，但仍然没有磁性顺序 。我们发现通过非常精确地测量这个晶格参数及其温度依赖性失真，我们能够分辨出晶格在顺磁四方状态下如何随温度变化 。“
他们惊讶地看到超导向列相的凹坑甚至在第一次过渡之上使晶格偏向正交形式 。
“整篇论文表明，在原则上应该是四边形的系统温度下出现局部扭曲，”戴说 。“这些局部扭曲不仅随温度而变化，而且实际上'知道'超导性 。然后，它们的温度依赖性在最佳超导性下变化，这表明部向列相被抑制时，系统具有向列量子临界点 。
“基本上，它告诉你这个向列顺序与超导本身竞争，”他说 。“但随后它表明向列波动也可能有助于超导，因为它会改变最佳掺杂的温度依赖性 。”
能够操纵最佳掺杂点可以使研究人员更好地设计具有新颖和可预测性质的材料 。
“电子向列波动在量子临界点附近变得非常大，它们受到局部晶体缺陷和杂质的束缚，表现为我们测量的局部扭曲，”Nevidomskyy说，他领导了调查的理论方面 。。“最有趣的方面是，当这种情况发生时，超导性最强，这表明这些向列波动有助于其形成 。”

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