開創研究新領域！科學家發現新種類「g波超導體」

2020-11-28 十輪網

超導體是在特定條件下，電阻能夠消失的材料。由於超導體沒有電阻，電能傳輸效率可達100%，是非常理想的線材；但是超導體必需要在極低溫才有超導特性，因此仍無法大規模商用化。

近期，康奈爾大學研究團隊發現一種全新的超導體：g波超導體（g-wave superconductor），開創全新的超導體研究領域。研究團隊將論文發布在《Nature Physics》期刊上。

目前已知的超導體多為s波與d波超導體

目前為止，幾乎所有人類已知的超導體都被確認為「自旋單重態」（spin singlet），由庫柏電子對組成，由於自旋相反的電子會結合在一起，因此消除了材料的電阻。自旋單重態超導體目前有兩種類型：s波與d波超導體。s波超導體的庫柏電子對直接指向彼此，抵消彼此的角動量；d波超導體則是在一個軸產生正向角動量，另一個軸產生負向的角動量。

而這次發現的g波超導體，則有不同於s波與d波超導體的角動量。

研究團隊尋找p波超導體，意外發現g波超導體

其實，研究團隊原先在尋找另一種理論上的超導體：p波超導體。p波超導體為「自旋三重態」（spin-triplet），庫柏電子對有相同的自旋方向，產生1單位的角動量，介於s波與d波超導體之間。研究團隊使用超詳盡共振超聲波光譜分析釕酸鍶（Strontium ruthenate，Sr2RuO4），意外發現未知的超導特性。

材料的彈性常數（elastic constants）為聲波通過該材料的速度。釕酸鍶的彈性常數顯示，它是一種雙組成成分超導體，能夠與複雜的電子結合，並需要一個方向和一個數字來表達，代表釕酸鍶不能歸類為已發現，或是任何已知理論的超導體類型。研究團隊成員Brad Ramshaw表示，g波的角動量為4個單位，而沒有學者想過會有g波超導體。

研究團隊的下一步，除了繼續尋找p波超導體外，也會也會進一步研究釕酸鍶的特性。Ramshaw表示，釕酸鍶有很高的研究價值，能了解它屬於哪種金屬，它在不同溫度、磁場下的特性等等。若它在更高溫的狀態下有超導性，就有機會用於電網，提升電力的傳輸效率。

參考資料

《Nature Physics》、《Science Alert》、《PhysOrg》

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    據物理學家組織網近日消息，由美國康奈爾大學藝術與科學學院一項最新研究表明，釕酸鍶或是一種新型g波超導體。相關結果發布在最近一期《自然物理學》上。在超導體中，兩個電子聚集在一起形成庫帕對共同運動，這種「配對」賦予了超導體獨有的特性——零電阻性。在鉛、錫、汞等s波超導體中，形成庫帕對的電子，一個自旋向上，一個自旋向下，它們相反的自旋值被認為會相互平衡或抵消，從而沒有角動量。而在d波超導體中，庫帕對有雙量子角動量。
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