探究磁翻柱液位計(jì)的構(gòu)成材料分析結(jié)構(gòu)特性
返回列表發(fā)布日期：2019-09-30 09:59:48 |
磁翻柱液位計(jì)是一類銅氧化物陶瓷，在平坦的方形晶格中共有一個(gè)氧和銅原子的基本元素，已被研究出它們?cè)谳^高溫度下具有超導(dǎo)潛力。
但是，在原始狀態(tài)下，它們是一種獨(dú)特的絕緣子-一種不易導(dǎo)電的材料-被稱為Mott絕緣子。
通過(guò)稱為摻雜的過(guò)程向絕緣子添加電荷載流子（電子或“空穴”或缺少電子）后，絕緣子可能會(huì)變成容易導(dǎo)電的金屬或會(huì)導(dǎo)電的磁翻柱液位計(jì)根據(jù)環(huán)境。但是，由于銅的電子之間的強(qiáng)相互作用，它們既不像普通的金屬，也不像普通的絕緣體。為了防止由于這些相互作用而產(chǎn)生的大量能量消耗，電子將脈沖式地組織成一個(gè)集體狀態(tài)，其中每個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)都與所有其他粒子聯(lián)系在一起。
超導(dǎo)狀態(tài)就是這樣的一個(gè)例子，其中電子一起移動(dòng)并在施加電勢(shì)時(shí)以零凈摩擦漂移（零電阻狀態(tài)，這是定義超導(dǎo)體的特性）。另一個(gè)集體電子狀態(tài)是“電荷密度波”，該術(shù)語(yǔ)起源于電子密度的波狀調(diào)制，其中電子“凍結(jié)”成靜態(tài)和周期性模式，同時(shí)阻礙電子流動(dòng)。由于此狀態(tài)與超導(dǎo)狀態(tài)相反，因此進(jìn)行研究和理解至關(guān)重要。磁翻柱液位計(jì)中的電荷密度波選擇與形成基本晶體結(jié)構(gòu)的氧原子和銅原子的原子行對(duì)齊，其中波“峰”基于材料和摻雜水平每3至5個(gè)晶胞發(fā)生一次。
麻省理工學(xué)院的科學(xué)家使用一種稱為磁翻柱液位計(jì)的方法研究了兩種不同的磁翻柱液位計(jì)，氧化銅（Pr 2 CuO 4或PCO）和釹氧化銅（Nd 2）中的電荷密度波，這是一個(gè)意外的發(fā)現(xiàn)。
CuO 4或NCO）摻雜有其他電子。他們的研究證明了材料進(jìn)入電子無(wú)序或“玻璃狀”排列的一個(gè)階段，稱為“維格納玻璃”。該研究的成果最近在《自然物理學(xué)》上發(fā)表的一篇論文中得到了報(bào)道。
在磁翻柱液位計(jì)（一種最近開(kāi)發(fā)的衍射技術(shù)）中，晶體學(xué)是在電子上進(jìn)行的，而不是像傳統(tǒng)X射線衍射那樣在原子上廣泛地進(jìn)行。“ 在低摻雜電子濃度的限制下，我們觀察到了一種全新且出乎意料的電子相形式，既不是超流體也不是晶體，而是具有維格納玻璃的特性。在這一階段，電子形成了一個(gè)沒(méi)有任何取向偏愛(ài)的集體狀態(tài)。”論文的高級(jí)作者，麻省理工學(xué)院物理學(xué)助理教授里卡多·科姆說(shuō)。他補(bǔ)充說(shuō)，這類電子的非晶態(tài)玻璃在此類材料中是完全聞所未聞的。
此現(xiàn)象僅在電子摻雜的狹窄窗口中發(fā)生。
包括Comin，研究生Kang和博士后Jonathan Pelliciari在內(nèi)的MIT小組開(kāi)發(fā)了該項(xiàng)目并主持了大部分實(shí)驗(yàn)。來(lái)自全球不同機(jī)構(gòu)和設(shè)施的科學(xué)家的貢獻(xiàn)使他們的研究成為可能。在許多同步加速器設(shè)施中進(jìn)行了磁翻柱液位計(jì)測(cè)量，包括德國(guó)的柏林電子存儲(chǔ)環(huán)，加拿大薩斯喀徹溫省薩斯卡通的加拿大光源以及加利福尼亞州伯克利的高級(jí)光源。氧化銅薄膜樣品在日本NTT基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)室生長(zhǎng)。理論分析是由印度印度科學(xué)研究所的科學(xué)家設(shè)計(jì)的。
根據(jù)Comin的觀點(diǎn)，提出的理論解釋了電子能帶結(jié)構(gòu)在調(diào)節(jié)周期性間距和密度波作為該材料摻雜水平的函數(shù)而缺乏取向波方面的作用。
“我完全被Riccardo在NCO和PCO方面的研究成果所震撼，”伊利諾伊大學(xué)厄本那-香檳分校的?？怂辜彝スこ探淌赑eter Abbamonte說(shuō)，他創(chuàng)造了共振軟X射線散射技術(shù)。十多年來(lái)，由于觀察到磁翻柱液位計(jì)中的電荷密度波（CDW）階數(shù)一直是該領(lǐng)域的核心，因此沒(méi)有參加這項(xiàng)研究的Abbamonte解釋說(shuō)，人們?cè)缦日J(rèn)為CDW階數(shù)與晶體有關(guān)晶格，表明電荷密度波必須指向兩個(gè)垂直方向之一，而不能指向兩個(gè)垂直方向之一。他指出，這種傳統(tǒng)觀點(diǎn)取決于20年的共振散射和掃描隧道顯微鏡實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)始終表明情況確實(shí)如此。
Comin對(duì)這些特定的電子摻雜磁翻柱液位計(jì)的研究表明，在玻璃相中，電荷順序可以指向任何方向，而與它所存在的晶格無(wú)關(guān)。
“社區(qū)將需要一些時(shí)間來(lái)完全消化這種認(rèn)識(shí)及其對(duì)理解CDW訂單相關(guān)性的意義，” Abbamonte補(bǔ)充說(shuō)。“很明顯，里卡多的論文將導(dǎo)致對(duì)游戲規(guī)則的認(rèn)真重新考慮，從這個(gè)意義上說(shuō)，這是該領(lǐng)域的一項(xiàng)重大進(jìn)步。”
超導(dǎo)體在諸如磁傳感和醫(yī)學(xué)診斷成像，量子計(jì)算，等離子和核聚變發(fā)電技術(shù)以及無(wú)損能量傳輸?shù)茸兏镄詰?yīng)用中具有巨大的，尚未開(kāi)發(fā)的潛力。
但是，在原始狀態(tài)下，它們是一種獨(dú)特的絕緣子-一種不易導(dǎo)電的材料-被稱為Mott絕緣子。
通過(guò)稱為摻雜的過(guò)程向絕緣子添加電荷載流子（電子或“空穴”或缺少電子）后，絕緣子可能會(huì)變成容易導(dǎo)電的金屬或會(huì)導(dǎo)電的磁翻柱液位計(jì)根據(jù)環(huán)境。但是，由于銅的電子之間的強(qiáng)相互作用，它們既不像普通的金屬，也不像普通的絕緣體。為了防止由于這些相互作用而產(chǎn)生的大量能量消耗，電子將脈沖式地組織成一個(gè)集體狀態(tài)，其中每個(gè)粒子的運(yùn)動(dòng)都與所有其他粒子聯(lián)系在一起。
超導(dǎo)狀態(tài)就是這樣的一個(gè)例子，其中電子一起移動(dòng)并在施加電勢(shì)時(shí)以零凈摩擦漂移（零電阻狀態(tài)，這是定義超導(dǎo)體的特性）。另一個(gè)集體電子狀態(tài)是“電荷密度波”，該術(shù)語(yǔ)起源于電子密度的波狀調(diào)制，其中電子“凍結(jié)”成靜態(tài)和周期性模式，同時(shí)阻礙電子流動(dòng)。由于此狀態(tài)與超導(dǎo)狀態(tài)相反，因此進(jìn)行研究和理解至關(guān)重要。磁翻柱液位計(jì)中的電荷密度波選擇與形成基本晶體結(jié)構(gòu)的氧原子和銅原子的原子行對(duì)齊，其中波“峰”基于材料和摻雜水平每3至5個(gè)晶胞發(fā)生一次。
麻省理工學(xué)院的科學(xué)家使用一種稱為磁翻柱液位計(jì)的方法研究了兩種不同的磁翻柱液位計(jì)，氧化銅（Pr 2 CuO 4或PCO）和釹氧化銅（Nd 2）中的電荷密度波，這是一個(gè)意外的發(fā)現(xiàn)。
CuO 4或NCO）摻雜有其他電子。他們的研究證明了材料進(jìn)入電子無(wú)序或“玻璃狀”排列的一個(gè)階段，稱為“維格納玻璃”。該研究的成果最近在《自然物理學(xué)》上發(fā)表的一篇論文中得到了報(bào)道。
在磁翻柱液位計(jì)（一種最近開(kāi)發(fā)的衍射技術(shù)）中，晶體學(xué)是在電子上進(jìn)行的，而不是像傳統(tǒng)X射線衍射那樣在原子上廣泛地進(jìn)行。“ 在低摻雜電子濃度的限制下，我們觀察到了一種全新且出乎意料的電子相形式，既不是超流體也不是晶體，而是具有維格納玻璃的特性。在這一階段，電子形成了一個(gè)沒(méi)有任何取向偏愛(ài)的集體狀態(tài)。”論文的高級(jí)作者，麻省理工學(xué)院物理學(xué)助理教授里卡多·科姆說(shuō)。他補(bǔ)充說(shuō)，這類電子的非晶態(tài)玻璃在此類材料中是完全聞所未聞的。
此現(xiàn)象僅在電子摻雜的狹窄窗口中發(fā)生。
包括Comin，研究生Kang和博士后Jonathan Pelliciari在內(nèi)的MIT小組開(kāi)發(fā)了該項(xiàng)目并主持了大部分實(shí)驗(yàn)。來(lái)自全球不同機(jī)構(gòu)和設(shè)施的科學(xué)家的貢獻(xiàn)使他們的研究成為可能。在許多同步加速器設(shè)施中進(jìn)行了磁翻柱液位計(jì)測(cè)量，包括德國(guó)的柏林電子存儲(chǔ)環(huán)，加拿大薩斯喀徹溫省薩斯卡通的加拿大光源以及加利福尼亞州伯克利的高級(jí)光源。氧化銅薄膜樣品在日本NTT基礎(chǔ)研究實(shí)驗(yàn)室生長(zhǎng)。理論分析是由印度印度科學(xué)研究所的科學(xué)家設(shè)計(jì)的。
根據(jù)Comin的觀點(diǎn)，提出的理論解釋了電子能帶結(jié)構(gòu)在調(diào)節(jié)周期性間距和密度波作為該材料摻雜水平的函數(shù)而缺乏取向波方面的作用。
“我完全被Riccardo在NCO和PCO方面的研究成果所震撼，”伊利諾伊大學(xué)厄本那-香檳分校的?？怂辜彝スこ探淌赑eter Abbamonte說(shuō)，他創(chuàng)造了共振軟X射線散射技術(shù)。十多年來(lái)，由于觀察到磁翻柱液位計(jì)中的電荷密度波（CDW）階數(shù)一直是該領(lǐng)域的核心，因此沒(méi)有參加這項(xiàng)研究的Abbamonte解釋說(shuō)，人們?cè)缦日J(rèn)為CDW階數(shù)與晶體有關(guān)晶格，表明電荷密度波必須指向兩個(gè)垂直方向之一，而不能指向兩個(gè)垂直方向之一。他指出，這種傳統(tǒng)觀點(diǎn)取決于20年的共振散射和掃描隧道顯微鏡實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)始終表明情況確實(shí)如此。
Comin對(duì)這些特定的電子摻雜磁翻柱液位計(jì)的研究表明，在玻璃相中，電荷順序可以指向任何方向，而與它所存在的晶格無(wú)關(guān)。
“社區(qū)將需要一些時(shí)間來(lái)完全消化這種認(rèn)識(shí)及其對(duì)理解CDW訂單相關(guān)性的意義，” Abbamonte補(bǔ)充說(shuō)。“很明顯，里卡多的論文將導(dǎo)致對(duì)游戲規(guī)則的認(rèn)真重新考慮，從這個(gè)意義上說(shuō)，這是該領(lǐng)域的一項(xiàng)重大進(jìn)步。”
超導(dǎo)體在諸如磁傳感和醫(yī)學(xué)診斷成像，量子計(jì)算，等離子和核聚變發(fā)電技術(shù)以及無(wú)損能量傳輸?shù)茸兏镄詰?yīng)用中具有巨大的，尚未開(kāi)發(fā)的潛力。
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