激光脉冲揭示了未来的超导体

在室温下迈向超导的另一步:在凝聚态物理和材料科学的最前沿进行的实验表明,更高效的能源使用的梦想可以变为现实。由意大利国际高等研究学院(SISSA)的科学家在里雅斯特大学,卡托利卡布雷西亚大学和米兰理工大学领导的国际合作使用了适当的激光脉冲来捕捉含有铜,氧和铋的化合物中的电子相互作用。因此,他们能够确定电子不会相互排斥的条件,这是电流无阻力流动的必要先决条件。这项研究为超导材料的发展开辟了新的视角,应用于电子领域,诊断和运输。这项研究刚刚发表于自然物理学。

利用先进的激光技术,可以研究所谓的非平衡状态,科学家们发现了一种非常创新的方法来理解一类特殊材料的特性。SISSA团队处理研究的理论方面,而UniversitàCattolicadel Sacro Cuore(布雷西亚)和米兰理工大学的I-LAMP实验室协调了实验方面。

“在日常技术中利用超导性的最大障碍之一是最有希望的超导体倾向于在高温和低掺杂浓度下变成绝缘体,”科学家解释说。“这是因为电子往往相互排斥,而不是在电流的方向上配对和移动。” 为了研究这种现象,研究人员专注于一种特殊的超导体,它具有高度复杂的物理和化学性质,由四种不同类型的原子组成,包括铜和氧。“使用激光脉冲,我们将材料驱出平衡状态。第二个超短脉冲使我们能够解开构成电子之间相互作用的成分,同时材料恢复平衡。

通过这种方法,科学家发现“在这种材料中,电子之间的排斥,因此它们的绝缘性能,即使在室温下也会消失。这是一个非常有趣的观察,因为这是将材料转变为超导体的必要先决条件。 “。实现这一目标的下一步是什么?“我们将能够将这种材料作为起点并改变其化学成分,例如,”研究人员解释说。在发现在室温下生产超导体的先决条件之后,科学家现在可以使用新的工具来找到正确的配方:通过改变一些成分,它们可能不会与正确的配方相差太远。

它的应用?通过超导体产生的磁场可以用于新一代磁悬浮列车 - 就像已经将上海与机场连接起来的那样 - 具有更好的性能和效率。在诊断中,可以在极小的空间中产生非常大的磁场,从而可以在非常小的范围内执行高精度的磁共振成像。在能量传输或微电子领域,高温超导体将提供极高的效率,同时节省大量能量。