科学家找到优化超导材料的新方法

镍酸盐是新的一类前景很好的超导体材料。维也纳工业大学的研究人员找到办法。终于可以用理论模型描述这种材料内部的电子结构。从而进行大量的研究计算。不断优化材料特性。

即使经过了三十多年的研究。高温超导材料仍然是材料物理学领域的一大难题。究竟是什么机制促使某一种材料出现超导状态。科学家并不明确。很多研究是基于不断的尝试和运气。

至今科学家尝试了很多超导材料。比如好几年前。铜酸盐是热门的材料；近两年。镍酸盐比较热门。不管是什么材料。科学家知道都需要非常低的温度才能激发它们的超导特性。要接近绝对零度（零下273摄氏度左右）。

研究人员取得一些进展实现的所谓“高温超导”。也需要零下200多摄氏度的低温。相对室温来说仍然是非常低的温度。只是相对于零下273度那样的绝对低温。条件已经放宽了许多。所以叫做高温超导。

不断优化超导材料。比如提高实现超导的温度（也叫超导临界温度）。是研究人员要长期面对的工作。现在已经有了一些理论模型。能够描述超导体的特性。并使用电脑计算辅助研究。

即使有了这些模型。还必须知道每一种特定材料最重要的参数值才能进行计算。可是这很难。对于镍酸盐来说。“电荷转移能”这个参数就很重要。

超导材料的应用

麻烦的是。这个数值无法直接测量到。所以用理论模型进行的各种计算变得太复杂且不准确。

这份研究找到方法间接地测到了这个参数：当研究人员用X光照射材料的时候。其光谱成分的变化取决于“电荷转移能”并对其相当敏感。所以。研究人员通过对X

超导材料的应用

研究人员把得到的“电荷转移能”参数代入他们的理论模型。得到一个很准确的计算模型。“有了这个模型。我们可以从电子层面了解超导材料的工作机制。”库内什说。“比如。哪些轨道起到决定性作用？那些参数会影响细节？这些问题都是优化超导材料需要回答的问题。有了这个模型。将来我们就可能造出超导临界温度提高很多的镍酸盐超导新材料。”

这份研究10月13日发布于《物理评论X》。