超导体与否？探索这种奇怪量子材料的身份危机

东北部研究人员已经使用了强大的计算机模型来探讨铜基材料的令人费解的基础材料，可以变成超导体。他们的发现提供了几十年历史的神秘面纱，以及向前迈出的量子计算。

布置了物质的能力来排列来自其原子内的电子方式。根据这些布置或配置，所有材料都有绝缘体或电力。

但是，铜替代物是一类由铜氧化物制成的神秘材料，在科学界中着名，以便有点一个可以使它们成为绝缘体和导体的身份问题。

在正常情况下，铜酸盐是绝缘体：抑制电子流动的材料。但随着他们的构成调整，他们可以转变为世界上最好的超导体。

1986年，在1987年赢得了这种超导地位的超导荣获1987年的诺贝尔奖，并着迷于科学界，具有改善超级计算和其他至关重要的技术的可能性。

但令人着迷的是30年的困惑：科学家们未能完全破译在铜酸盐中编码用于超导性的电子的布置。

Arun Bansil，大学杰出的物理学教授和罗伯特Markiewicz物理学教授，是一个研究人员团队的一部分，他们正在描述氧化铜材料从绝缘体转向超导体的机制。

绘制这些材料的电子配置可以说是东北地区的大学杰出教授的理论物理学中最棘手的挑战之一。他说，因为超导是一种奇怪的现象，只有在低至-300 f（或在天王星上的冷却）的温度下才能发生的奇怪现象，所以解决了使其成为可能的机制可以帮助研究人员在室温下工作的超导体。

现在，一个研究人员，包括东北部的物理学教授的Bansil和Robert Markiewicz，正在提出一种模拟这些奇怪机制的新方法，这些机制导致铜酸盐中的超导。

在一项研究中发表于国家科学院院校的一项研究中，该团队准确地预测了电子的行为，因为它们移动以使一组称为钇钡铜氧化钇的铜酸盐中的超导性。

在这些铜替物蛋白酶中，研究发现，超导率从许多类型的电子配置出现。特定的他们中有26平26岁。

“在这种过渡阶段，材料本质将成为某种不同阶段的汤，”潘尼尔说。“现在首次揭示了这些精彩材料的分裂性格。”

铜替换超导体内的物理学是本质上奇怪的。Markiewicz认为复杂性作为盲人男人和大象的古典印度神话，几十年来到学习铜价的理论物理学家中是一个笑话。

根据神话，盲人是第一次见到一头大象，并试图了解动物是什么通过触摸它。但是，因为它们中的每一个只接触它的身体 - 躯干，尾部或腿部 - 例如 - 它们都有一个不同的（和有限的）概念的大象。

“一开始，我们都以不同的方式查看了[在铜价格]，”Markiewicz说。“但我们知道，迟早，正确的方式会出现。”

铜箱后面的机制也可以帮助解释其他材料背后的令人费解的物理，在极端温度下变成超导体，Markiewicz说，并彻底改变了它们用于使能量计算和其他技术以超快速处理数据的方式。

“我们正试图了解他们如何在实验中使用的真正铜价站中的方式，”Markiewicz说。

建模铜制超导体的挑战归结为量子力学的奇怪场地，这研究了最小的物质的行为和运动 - 以及在原子的规模上控制所有内容的奇怪物理规则。

在任何给定的材料 - 说，智能手机 - 电子中的金属在指尖的空间内包含的金属可以相当于第一款，然后是22零，Bansil说。建模这种大量电子的物理学以来一直非常具有挑战性，因为量子力学的领域出生。

班尼尔喜欢将这种复杂性想象成蝴蝶在罐内飞行快速而巧妙地飞行，以避免彼此碰撞。在导电材料中，电子也移动。并且由于物理力量的组合，它们也避免彼此。这些特征在于核心使铜酸二酸酯材料难以实现的。

“铜冠的问题是它们是金属和绝缘体之间的边界，你需要一个计算，即它可以系统地捕获该交叉，”Markiewicz说。“我们的新建模可以捕捉这种行为。”

该团队包括来自芬兰的Tulane University，Lappeenranta技术大学的研究人员，以及芬兰和寺庙大学。研究人员是第一个模拟铜替代电子国家的电子国家，而不会向他们的计算添加参数，这是过去的物理学家必须做的。

为此，研究人员在其最低水平下模拟了钇钡铜氧化物原子的能量。这样做允许研究人员在激发和移动时追踪电子，这反过来有助于描述支持临界过渡到超导性的机制。

Bansil说，这种转型称为材料中的伪焦阶段，可以简单地描述为门。在绝缘体中，材料的结构就像一个闭门的门，可以通过。如果门打开 - 就可以容易地通过。

但是在体验这个伪影像阶段的材料中，该门将略微打开。将门变为真正宽门（或超导）的变换的动态仍然是一个谜，但新模型捕获了26个电子配置可以做到这一点。

“随着我们现在做到这一原则的能力 - 自由参数的型号，我们能够实际进一步走，并希望开始更好地了解这个伪影片阶段，”鲍尔说。

参考：佛罗里达州苏摩·Zhang，Christopher Lane，James W. Furness，Bernardo Barbiellini，John P.Perdew，Robert S. Markiewicz，Arun Bansil和Jianwei Sun，2019年11月8日的第一个原则，竞争条纹和磁阶段国家科学院.DOI：
10.1073 / pnas.1910411116