【环球新视野】物理学家发现超导“行为”开关

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当一些超薄材料经历“向列相转变”时，它们的原子晶格结构会以解锁超导性的方式拉伸(如这张概念图所示)。物理学家已经确定了这种重要的向列开关在一类超导体中是如何发生的。图片来源：麻省理工学院

据6月22日《自然·材料》杂志报道，美国麻省理工学院研究人员发现了超导体硒化铁转变为超导状态的新机制。与其他铁基超导体不同，硒化铁的转变涉及原子轨道能量的集体转变，而不是原子自旋。这一突破为发现非常规超导体开辟了新的可能性。

在某些条件下(通常是极冷的条件)，一些材料会改变其结构，以“解锁”新的超导行为。这种结构转变被称为“向列相转变”，物理学家怀疑它提供了一种新的方法来驱动材料进入超导状态，在这种状态下电子可完全无摩擦地流动。

现在，研究人员已经确定了一类超导体如何经历向列相转变的关键，这与许多科学家的假设形成了令人惊讶的对比。

研究人员在研究硒化铁时发现，这种二维材料是温度最高的铁基超导体，其在70开尔文(接近零下203℃)的温度下会转变为超导状态。虽然仍然是超冷的，但这个转变温度高于大多数超导材料的温度。

材料表现出超导电性的温度越高，它在现实世界中的应用前景就越大，比如为更精确、更轻的核磁共振机或高速磁悬浮列车实现强大的电磁铁。在其他铁基超导材料中，科学家们观察到，当单个原子突然将其磁自旋转向一个协调的、首选的磁方向时，这种转变就会发生。

研究人员发现，硒化铁通过一种全新的机制发生转移。他们使用超薄的、毫米长的硒化铁样品，并将其粘在一条薄薄的钛带上，通过物理拉伸钛带，来模拟向列相转变过程中发生的结构拉伸，从而拉伸硒化铁样品。

结果发现，硒化铁中的原子并没有经历自旋的协调转移，而是经历了轨道能量的集体转移。这一细微的区别为发现非传统超导体打开了一扇新的大门。

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