二碲化鈾晶體之旅　超導體釋放稀有物理現象

編譯／高晟鈞

動物的分類很簡單，根據界門綱目科鼠種來進行區分，這種秩序有助於幫助我們了解大自然的動物。而材料的分類，也能以為絕緣體、導體、半導體和超導體，並根據層次結構中電子、原子與周遭環境間的相互作用進行分門別類。

然而，材料的區分與動物最大的區別在於，材料的分類通常界線不那麼明顯，不同的溫度、壓力與環境都會使材料在不同類別中切換。例如，降低溫度或是提高壓力可以使某些導體變成超導體。

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物理學教授，也是本篇作者Vidya Madhavan便表示：「發現材料的新現象是物理學中的聖杯，它不只能轉變我們思考的方式，也能幫助我們更了解量子領域的奧妙。」近期，Vidya在二碲化鈾 (UTe2) 晶體中發現了不尋常的電荷波。於是該研究團隊開發了一個新的模型，試圖解釋晶體為何發生不尋常的超導特性。

在室溫下，UTe2類似於一顆閃亮的熔岩，而當其被液態氮所冷卻後，它會開始展現超導現象。超導性之所以特別，是因為它不同於一般常規的導電率（一般電器的電子運動），它涉及了電子相互作用所形成的庫柏對（低溫下電子會結合在一起，而並非像平常單獨運動），而其相互作用也會因材料而有所不同。

研究小組使用掃描隧道顯微鏡（STM）來使材料的微觀結構可視化。他們觀察到，UTe2超導體的電荷分布不均，呈條紋狀，並具有三重態配對（一般為單重態）。主要作者Anuva Aishwarya表示：「超導狀態下存在電荷密度波本身並不奇怪，奇怪的是，超導性的消失也會導致電荷波消失。」

數據的傅里葉分析表明，電荷密度波存在於低磁場中，在10特斯拉以上超導性消失時消失。這是一個關鍵指標，表明波以某種方式與材料的超導性相互關聯。

團隊解釋道，電荷密度波可能與材料中的電荷以及另一個相互作用的電子對有關（庫柏對），並且可能發生在其它含有銅與氧原子的超導體中。這也是科學家第一次在具有三重態配對的超導體中看到這種現象。作者認為，這很有也會使這種材料出現不同的相（Phase，例如水、冰、水蒸氣）。

資料來源:SciTechDaily

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