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迈向室温超导：日本研究人员揭开铋基氧化铜超导体的光学秘密

盖世汽车 Elisha 2024-12-17 10:07:38

核心提示：研究人员对铅掺杂Bi2212单晶进行紫外线和可见光透射率测量，从而阐明了这种光学各向异性的起源，能够更精确地研究其超导机制。

盖世汽车讯日本研究人员探讨铋基氧化铜超导体Bi2212的强光学各向异性，这是实现室温超导的关键。

（图片来源：早稻田大学）

氧化铜（CuO2）超导体具有异常高的临界温度，例如Bi2Sr2CaCu2O8+δ（Bi2212）。光学反射率测量表明，Bi2212表现出强烈的光学各向异性。然而，通过光学透射率测量进行研究，可以更直接地了解体特性（bulk properties）。现在，研究人员对铅掺杂Bi2212单晶进行紫外线和可见光透射率测量，从而阐明了这种光学各向异性的起源，能够更精确地研究其超导机制。

超导体是指当冷却到临界温度以下时无电阻的材料。这些材料在各种领域都有着变革性的应用，包括电动机、发电机、高速磁悬浮列车和磁共振成像。在这些材料中，像Bi2212 这样的CuO2超导体而脱颖而出，因为它们具有高临界温度，超过了巴丁-库珀-施里弗极限（Bardeen–Cooper–Schrieffer limit），理论上来说，这是超导电性的最高温度极限。然而，高温超导体（如Bi2212）中的超导起源仍是物理学中的谜团之一。

这个难题的关键部分在于这些材料的二维CuO2晶面，这已经通过各种实验进行了广泛研究。光学反射率测量可以分析不同波长的光如何从不同方向反射出晶面，并揭示Bi2212在其“ab”和“ac”晶面都表现出明显的光学各向异性。光学各向异性描述材料的光学性质根据光穿过材料的方向而变化。现在，虽然反射率测量提供了有价值的信息，但通过对Bi2212的光学各向异性进行光学“透射率”测量，研究光如何以不同波长穿过晶体，可以更直接地了解其体特性。然而，以前很少进行此类研究。

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