超导体是一种量子材料,是电和电子信息的完美传播者。尽管它们构成了固态量子计算的技术基础,但由于传统超导体只能在接近-270°C的温度下工作,它们也是固态量子计算的关键限制因素。这激发了一场世界范围内的竞赛,试图发现温度更高的超导体。目前,含有CuO2晶体层(铜)的材料是最高温度超导的最佳候选材料,工作温度约为-120°C。但是,这些化合物的室温超导性似乎被竞争电子相的存在所阻碍,最近人们的注意力集中在识别和控制神秘的第二相上。
当电子形成自旋和动量相反的电子对时,超导就发生了,这些“库珀对”凝结成均匀的电子流体。然而,理论也允许这些电子对结晶成“对密度波”(PDW)状态的可能性,在这种状态下,电子对的密度在空间中周期性地调整。人们对这种PDW是否是铜的竞争相产生了浓厚的理论兴趣。
为了寻找这种PDW态的证据,JC Seamus Davis教授(牛津大学)和Andrew P. Mackenzie教授(马克斯普朗克研究所CPfS,德dresden)领导的团队,以及主要合作伙伴Stephen D. Edkins博士和Mohammad Hamidian博士(康奈尔大学)和Kazuhiro Fujita博士(Brookhaven国家实验室),使用高磁场抑制铜超导体Bi2Sr2Ca2CuO2中的均匀超导。然后,他们对新场致相的电子结构进行了原子尺度的可视化。在这种情况下,发现了包含PDW态多重特征的电子态密度的调制。这些现象与场致PDW态的理论预测非常吻合,表明它是一种与铜的超导性竞争的对密度波。这一发现清楚地表明,为了理解铜的神秘高温超导背后的机制,需要考虑这种奇特的PDW态,因此开辟了铜研究的新前沿。
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