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常见问题

科学家用光控制超导体

韩国基础科学研究所复杂系统理论物理中心的研究员Ivan Savenko教授报告了一种利用光学工具研究超导体特性的新方法。该理论发表在《物理评论通讯》(Physical Review Letters)上,由A.V.Rzhanov半导体物理研究所(俄罗斯)的物理学家Vadim Kovalev博士共同撰写。

低于一定温度时,材料的电阻率会消失,超导特性就会出现。这些通常是极低的温度,在-200摄氏度到-272摄氏度之间,通常未被束缚的电子会突然改变它们的行为,并形成库珀对。这种转变表现为超导电流,超导电流可以在材料中永远循环,不会有损失。

然而,超导特性会在略高于临界温度的情况下出现。在这种所谓的波动制度中,库珀对开始出现和消失,极大地改变了超导体的电导率和其他特性。五十多年前,Aslamazov和Larkin提出了一个理论,认为波动超导体的电导率是由非束缚电子和库珀对介导的。然而,波动超导性是一个具有挑战性的研究课题,因此还在继续研究中。在这项新的研究中,研究人员提出了一种利用光学光谱学这个实验上可用的光学平台来监测这些电子传输现象的方法。

虽然基于电阻率和磁性的监测超导体的方法已经很成熟,但要将光和超导 嫁接 到一起,是非常困难的。Savenko解释道。这是一个热门的研究领域,我们可以期待在基础科学和创新应用方面有新的发现。

超导和光是两个看似毫无关联的现象。通常情况下,超导对外部光线并不十分敏感:它们只能与光线发生微弱的相互作用,而且是充当反射镜。而这项研究表明,太赫兹(THz)频率下的光,介于射电和红外域之间,可用于光学上探索超导体的特性。

研究人员对暴露在太赫兹波下的二维波动半导体层的光学和电学反应进行了建模。在接近临界温度时,新出现的库珀对会导致系统的电导率和光吸收发生显著变化。未结合的电子作为介子,与库珀对和光相互作用。

我们的设计非常简单。因此,可以适用于多种情况,Savenko说。我们预计在不久的将来,将进行相应的实验。它应该会显示出电流的改变,或者是反射光或透射光光谱的改变,这取决于库珀对的密度。

论文标题为《Proposal for Plasmon Spectroscopy of Fluctuations in Low-Dimensional Superconductors》。

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