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美研究指出聲子才是高溫超導體關鍵

上網時間: 2006年08月21日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:磁共振  聲子  phonon  高溫超導體  high-Tc superconduction 

根據不久前美國橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)提供的證據顯示,磁共振(magnetic resonance)比聲子(phonons)更有可能成為高溫超導(high-temperature superconducting)背後的候選機制。但如今康乃爾大學(Cornell University )的研究小組卻反駁,經過在原子等級進行的研究顯示,導致高溫超導的機制仍非聲子莫屬。

自從高溫超導材料被發現以來,無人能確切解釋它們的工作機制。低溫超導(low-temperature superconducting)是透過玻子(boson)模式引起的,即與電子能互相作用的聲子。但是,在高溫超導體中,很少觀察到電子-聲子的相互作用,因此使磁共振作用的假說高漲。

康乃爾大學物理學教授J.C. Samus Davis表示:「我們曾一度尋找別人提出的磁性現象來加以解釋,但我們發現電子-聲子的相互作用無法被忽視。我們沒有證明聲子引起電子配對,但你不能忽視它們的存在。」如果促成高溫超導的機制能被量化,那麼全世界的設計師最終能精心打造出室溫超導體(room-temperature superconductivity)。

Davis與他的研究小組使用當初IBM的科學家獲得諾貝爾獎的高溫超導體材料──氧化鉍鍶鈣銅(bismuth strontium calcium copper oxide),並用利用電子掃描穿隧顯微鏡(scanning tunneling microscope)偵測其超導期間的隧道頻譜(tunneling spectra)精細結構。研究小組在頻譜中發現了據稱顯示聲子和電子配對的非線性特徵。

研究小組透過實驗發現電子-聲子的交互作用,確實可能是形成高溫超導現象的原因,而磁力則無關;Davis表示,雖然其研究小組的實驗不能確定聲子在其中的重要性程度,但確實與其高溫超導有關。

聲子在材料晶格(crystalline lattice)內振盪,與電子發生作用,使電子對能克服本來的自然排斥作用進入較低能量狀態,稱為庫柏對(Cooper pair)。配對後,它們能穿過晶格,不用發生通常引起阻抗的細微原子碰撞。

(原文連結處:Phonons may drive high-Tc superconduction )

(R. Colin Johnson)




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