探索“奇怪的金属”与高温超导体之间的关系

时间:2019-12-01 12:05 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

  

探索“奇怪的金属”与高温超导体之间的关系

 

  蒙特卡洛模拟的插图,其中以略有不同的方式运行数十亿次计算,以得出一系列可能的结果(最右边),然后将其平均以确定确切的结果。每条彩色线代表一个不同的运行。SLAC和斯坦福大学的一项研究使用蒙特卡洛模拟方法,在描述相关材料的模型中对称为“奇怪金属性”的现象进行了第一个无偏观察,其中电子共同作用以产生意想不到的现象,例如超导性。

  计算机模拟可以更准确地描述这些物质的状态。

  奇怪的金属成为引起高温超导现象的有趣因素,高温超导现象使材料能够以零损耗传输电流。

  两者都是违反规则的人。奇异金属的行为不像普通金属,后者的电子独立发挥作用。取而代之的是,它们的电子表现出某种不同寻常的集体行为。就其本身而言,高温超导体的工作温度要比传统超导体高得多。他们如何做到这一点仍然未知。

  在许多高温超导体中,改变材料中的温度或自由流动电子的数量会使它从超导状态翻转到奇怪的金属状态,反之亦然。科学家试图找出这些状态之间的关系,这是30年探索高温超导体工作原理的一部分,以便可以将它们开发用于多种潜在应用,从磁悬浮列车到高效电力传输线。

  在2019年11月22日发表于《科学》杂志的一篇论文中,美国能源部SLAC国家加速器实验室的斯坦福大学材料与能源科学研究所(SIMES)的理论家报告说,他们在哈伯德模型中观察到了奇怪的金属性。这是一个长期的模型,用于模拟和描述具有高度相关电子的材料的行为,这意味着电子共同作用以产生意想不到的现象,而不是独立起作用。

  尽管已经对Hubbard模型进行了数十年的研究,但有一些奇怪的金属行为提示,但这是第一次在Monte Carlo模拟中看到奇怪的金属性,在该模拟中,对数十亿个独立且略有不同的计算结果进行平均以得出无偏结果。这很重要,因为如果引入任何近似值,这些系统的物理性质可能会发生巨大变化,而不会发出警告。

  SIMES团队还能够在无偏方法探索的最低温度下观察到奇怪的金属性,在这种温度下,他们的模拟结论与实验更为相关。

  科学家说,他们的工作为将奇异金属的理论与超导体和其他高度相关材料的模型联系在一起奠定了基础。

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