瑞典查尔姆斯理工大学的研究人员发现了一种影响高温超导体“奇异金属”态的惊人新发现。这一发现向理解这类材料迈出重要一步，该研究已发表在近期的《科学》杂志上。

“超导性”即电流在没有任何损失的情况下传输，它具有巨大的绿色技术潜力。例如，如果它可以在足够高的温度下工作，它就可以实现可再生能源的远距离无损传输。研究这一现象是高温超导研究领域的目标。目前的高温超导记录为-130℃，这似乎不是一个高温，但与仅能在-230℃以下才能工作的标准超导体相比，这是一个高温。

虽然标准超导已被很好地理解，但高温超导的几个方面仍然是一个有待解决的难题。新发表的研究侧重于最不为人所知的特性，即所谓的“奇异金属”态，其出现的温度高于允许超导的温度。

查尔姆斯理工大学量子器件物理实验室教授Floriana Lombardi说：“这种奇异金属态被恰当地命名。这些材料确实表现出一种非同寻常的行为，这对研究人员来说是一个谜。我们的工作现在提供了对这种现象的新理解。通过新的实验，我们了解到关于奇异金属态如何工作的重要新信息。”

背后原因可能是量子纠缠

这种奇异金属态之所以得名，是因为它在导电时的行为。在普通金属中，许多不同的物理过程都会影响电阻，如电子可以与原子晶格、杂质或自身碰撞，每个过程都有不同的温度依赖性。这意味着由此产生的总电阻成为温度的复杂函数。与此形成鲜明对比的是，奇异金属的电阻是温度的线性函数，这意味着从可达到的最低温度到材料熔化温度是一条直线。

查尔姆斯理工大学物理系教授Ulf Gran说：“这种简单的行为需要基于强大原理的简单解释，而对于这种类型的量子材料，该原理被认为是量子纠缠。量子纠缠是爱因斯坦所说的‘幽灵般的超距作用’，它代表了电子相互作用的一种方式，它在经典物理学中是没有对应物的。为了解释奇异金属态违反直觉的性质，所有粒子都需要相互纠缠，从而形成一个‘电子汤’，我们无法辨别这些物质中单个粒子的相互作用，它们构成了一种全新的物质形式。” 

探索与电荷密度波的联系

该论文的关键发现是，研究人员发现了杀死这种奇异金属态的原因。在高温超导体中，当奇异金属相分解时，会产生电荷密度波(CDW)，这是由材料晶格中的电子产生的电荷波纹。为了探索这种联系，研究人员将超导金属钇钡铜氧化物的纳米级样品放置在应变效应下以抑制电荷密度波。这导致了奇异金属态的重新出现。通过对金属施加应变，研究人员能够将这种奇异金属态扩展到以前由CDW主导的区域，这使奇异金属态变得更加陌生。

Floriana Lombardi解释说：“当奇异金属相更加明显时，已经观察到了超导转变的最高温度。因此，了解这种新的物质相对于构建在更高温度下能够表现出超导性的新材料至关重要。”

研究人员的工作表明，电荷密度波的出现与奇异金属态的破坏存在这密切联系，这是理解后一种现象的潜在重要线索，这可能是宏观量子力学原理最引人注目的证据之一。结果还表明了一种很有前途的新研究途径，即使用应变控制来操纵量子材料。（编译:Qtech）