物理学家发现了第一个非常规超导体，其成分也存在于自然界中
固态化学已经产生了大量具有自然界中未发现的特性的材料。 例如，铜氧化物化合物的高温超导性与天然金属和合金的超导性截然不同，通常被称为非常规超导性。 非常规超导性也存在于其他合成化合物中，例如铁基超导体和重费米子超导体。 物理学家在 艾姆斯国家实验室 在 Rh 的合成样品中发现了非常规超导性的令人信服的证据17 号S15，在自然界中也发现了矿物 米阿斯特。 镁铝石是自然界中发现的仅有的四种在实验室中培养时可充当超导体的矿物之一，也是迄今为止唯一一种以其清洁合成形式展现出非常规超导性的矿物。 图片来源：保罗·坎菲尔德。 超导性是指材料可以导电而不损失能量。 超导体的应用包括医疗 MRI 机器、电力电缆和量子计算机。 传统的超导体是众所周知的，但其临界温度较低。 临界温度是材料充当超导体的最高温度。 20 世纪 80 年代，科学家发现了非常规超导体，其中许多具有更高的临界温度。 “所有这些材料都是在实验室中生长的，”艾姆斯国家实验室研究员鲁斯兰·普罗佐罗夫说。 “这一事实导致人们普遍认为非常规超导不是一种自然现象。” “在自然界中很难找到超导体，因为大多数超导元素和化合物都是金属，并且往往会与氧等其他元素发生反应。” “镁铝石是一种有趣的矿物，有几个原因，其中之一是其复杂的化学式。” “直觉上，你认为这是在有针对性的搜索过程中故意产生的东西，它不可能存在于自然界中。 但事实证明确实如此。” 生长铁铝矿晶体是发现结合极高熔点元素（如 Rh）和挥发性元素（如 S）的化合物的更大努力的一部分。 艾姆斯国家实验室和爱荷华州立大学的物理学家保罗·坎菲尔德教授说：“与纯元素的性质相反，我们已经掌握了这些元素混合物的使用，可以在最小蒸气压下实现晶体的低温生长。” 。 “这就像找到一个隐藏的钓鱼洞，里面充满了又大又肥的鱼。 在 Rh-S 系统中我们发现了三种新的超导体。” “并且，通过详细的测量，我们发现镁铁矿是一种非常规的超导体。” 研究人员使用三种不同的测试来确定镁铝矿超导性的性质。 主要测试称为伦敦穿透深度。 它决定了弱磁场可以从表面穿透超导体块体的距离。 在传统的超导体中，该长度在低温下基本恒定。 然而，在非常规超导体中，它随温度线性变化。 该测试表明，三亚铁矿具有非常规超导体的特性。 该团队进行的另一项测试是在材料中引入缺陷。 “这项测试是他的团队在过去十年中采用的标志性技术。 它涉及用高能电子轰击材料，”普罗佐罗夫博士说。 “这个过程将离子从其位置上剔除，从而在晶体结构中产生缺陷。” “这种无序会导致材料临界温度的变化。” 传统的超导体对非磁紊乱不敏感，因此该测试显示临界温度没有变化或变化很小。 非常规超导体对无序具有很高的敏感性，引入缺陷会改变或抑制临界温度。 它还影响材料的临界磁场。 在米阿赛特中，科学家们发现临界温度和临界磁场的表现与非常规超导体中的预测一致。 研究非常规超导体可以提高科学家对其工作原理的理解。 “这很重要，因为揭示非常规超导背后的机制是超导体经济合理应用的关键，”普罗佐罗夫博士说。 […]
麻省理工学院的物理学家首次捕捉到超流体中热“晃动”的声音 | 麻省理工学院新闻
在大多数材料中，热量更倾向于扩散。 如果不管，热点会随着周围环境的变暖而逐渐消失。 但在罕见的物质状态下，热量可以表现为一种波，来回移动，有点像从房间一端反射到另一端的声波。 事实上，这种波状的热量就是物理学家所说的“第二声音”。 仅在少数材料中观察到第二声音的迹象。 现在，麻省理工学院的物理学家首次捕获了第二声音的直接图像。 新图像揭示了热量如何像波浪一样移动，并来回“晃动”，即使材料的物理物质可能以完全不同的方式移动。 这些图像捕捉到了热的纯粹运动，与材料的颗粒无关。 “这就好像你有一箱水，其中一半几乎沸腾了，”助理教授理查德·弗莱彻打了个比方。 “如果你然后观察，水本身可能看起来完全平静，但突然另一边很热，然后另一边很热，热量来回流动，而水看起来完全静止。” 在 Thomas A Frank 物理学教授 Martin Zwierlein 的带领下，该团队可视化了超流体中的第二声——一种特殊的物质状态，当原子云冷却到极低的温度时，原子开始流动就像完全无摩擦的流体一样。 在这种超流体状态下，理论学家预测热量也应该像波一样流动，尽管科学家们直到现在才能够直接观察到这种现象。 第一个声音以简单的动画描绘，是密度波形式的普通声音，其中正常流体和超流体一起振荡。 第二个声音是热量的运动，其中超流体和普通流体相互“晃动”，同时保持密度恒定。 图片：由研究人员提供 今天在杂志上报道的新结果 科学，将帮助物理学家更全面地了解热量如何通过超流体和其他相关材料（包括超导体和中子星）移动。 “我们的气体比空气薄一百万倍，与高温超导体中的电子行为，甚至超致密中子星中的中子之间存在着密切的联系，”兹维尔莱因说。 “现在我们可以原始地探测我们系统的温度响应，这教会我们一些非常难以理解甚至达到的事情。” Zwierlein 和 Fletcher 的这项研究的共同作者是第一作者、前物理学研究生 Jenjie Yan、前物理学研究生 Parth Patel 和 Biswaroop Mikherjee，以及澳大利亚墨尔本斯威本科技大学的 Chris Vale。 麻省理工学院的研究人员隶属于麻省理工学院-哈佛大学超冷原子中心 (CUA)。 超级声音 当原子云的温度降至接近绝对零时，它们可以转变为稀有的物质状态。 麻省理工学院的 Zwierlein 团队正在探索超冷原子中出现的奇异现象，特别是费米子——通常会相互避开的粒子，例如电子。 然而，在某些条件下，费米子可以发生强烈的相互作用和配对。 在这种耦合状态下，费米子可以以非常规的方式流动。 在他们最新的实验中，该团队采用了费米子锂 6 原子，这些原子被捕获并冷却到纳开尔文温度。 1938年，物理学家László Tisza提出了超流的双流体模型——超流体实际上是一些正常的粘性流体和无摩擦超流体的混合物。 这种两种流体的混合物应该会产生两种类型的声音，即普通密度波和特殊温度波，物理学家列夫·兰道后来将其称为“第二声音”。 由于流体在某个临界超冷温度下转变为超流体，麻省理工学院的研究小组推断，这两种类型的流体也应该以不同的方式传输热量：在正常流体中，热量应该像往常一样消散，而在超流体中，它可以以不同的方式移动。波，类似于声音。 […]
利用透明胶带和量子力学，科学家们在石墨中看到了全局室温超导性的迹象
内幕简报 Terra Quantum 领导的研究小组发表了首次观测到室温超导性的发现。 超导性是导体在不损失功率的情况下承载电流的能力。 研究人员使用透明胶带将热解石墨（石墨的一种人造形式）切割成薄片。 新闻稿 – 地球量子，一家领先的量子技术公司，发表于 先进的量子技术 记录了有史以来第一次对室温超导的观察， 石墨的整体室温超导性。 超导性是指导体无电阻（即无功率损耗）传输电流的能力，由荷兰物理学家于 1911 年发现 海克·卡默林·翁内斯。 他观察到，在 4.2 K 时，浸入液氦中的固体汞线的电阻突然消失，他立即向荷兰皇家艺术与科学学院报告了这一结果，并得到了 1913 年的认可。 诺贝尔物理学奖。 卡默林·翁内斯的发现开启了人类历史的新纪元。 在大约三十年的时间里，人们认识到了超导性，其特征还在于 迈斯纳效应，超导体内部磁场完全抵消，是宏观量子态； 因此，这一发现刺激了量子力学的发展，而量子力学是当今科学和自然知识的基础。 然而，超导模型预测人们很难期望它会在大约 20 K 以上发生。 然后，1986 年发现了所谓的“高温超导性”（Georg Bednorz 和 Alex Müller，1987 年诺贝尔奖），即 77 K 以上的超导性，解决了下一个难题，直到 Terra Quantum 的负责人最近的工作才解决了这个难题技术官员 Valerii Vinokur 教授与 Cristina Diamantini（佩鲁贾大学）和 Carlo Trugenberger（瑞士科学技术公司）一起。 现在，由 Vinokur 教授和 Yakov […]