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高臨界溫度銅基超導體證明奇異金屬關鍵量子臨界點存在
來自米蘭理工大學﹑查默斯理工大學﹑羅馬第一大學科學家們使用一種稱為RIXS的技術成功證明奇異金屬「量子臨界點」的存在﹐使高溫銅氧化物超導體研究取得進展。
量子臨界點與奇異金屬(strange metal)現象息息相關﹐前者是確定材料性質僅因量子效應而突然發生變化的特定條件﹐即界定材料是否為超導體﹑如何變成超導體的評估標準﹐後者則是電子高度量子糾纏﹑透過量子臨界擾動產生的新穎物質狀態。
就像水在微觀尺度下﹐因量子效應而在攝氏零度出現意料之外的「量子相」﹐銅酸鹽(cuprate)這類化合物也會因量子漲落現象而轉變成奇異金屬且銅酸鹽超導體還是目前已知臨界溫度最高的超導材料。過去科學家進行過各種嚴密實驗和檢測﹐但尚未完全理解量子臨界點這個關鍵特徵﹔現在米蘭理工大學﹑查默斯理工大學﹑羅馬第一大學團隊基於歐洲同步輻射設施(ESRF)﹑英國同步輻射設施(DLS)進行X射線散射實驗﹐發現電荷密度漲落的存在影響了銅酸鹽電阻﹐從而使它們變得「奇異」。
使用一種稱為RIXS的技術系統性測量這些漲落能量如何變化﹐可以確定能量最小時的載流子密度(Charge Carrier Density)﹐也就是證明量子臨界點存在﹐從而推進科學家對銅酸鹽金屬態異常性質的理解﹐也讓我們更理解高溫超導背後仍然模糊的機制。
有趣的是研究團隊也發現奇異金屬與量子臨界點解釋了鈰鈀鋁金屬化合物出現的2種奇異金屬性質﹐以及其穩定存在的量子臨界相﹐解開這類材料出現奇異金屬現象的謎團。
這些研究都能讓科學家設計出具更高臨界溫度﹑也更容易在未來得到應用的新超導材料。
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