超导性在所谓的“传统”超导体中是众所周知的。 然而，非常规超导体最近出现了，但尚不清楚它们是如何工作的。
HZDR的一个团队与来自CEA，日本东北大学和马克斯普朗克固体化学物理研究所的同事一起，现在解释了为什么一种新材料即使在极高的磁场中也能继续超导 - 这是超强磁场所缺少的特性。 常规超导体。 这一发现有可能使以前无法想象的技术应用成为可能。 该研究发表在《自然通讯》上。
二碲化铀，简称UTE 2，是超导材料的领导者，“HZDR德累斯顿高磁实验室（HLD）的Toni Helm博士说。 “正如2019年发现的那样，这种化合物可以在没有损耗的情况下导电，但与传统超导体的方式不同。 ”
从那时起，世界各地的研究小组都对这种材料产生了兴趣。 其中包括 Helm 的团队，他们离了解这种化合物又近了一步。
为了充分理解围绕这种材料的炒作，我们需要仔细研究超导性，“这位物理学家解释说。 “这种现象是由材料中电子的运动引起的。 每当它们与原子碰撞时，它们就会以热量的形式失去能量。 这表现为抵抗。 电子可以通过以对的形式排列自己来避免这种情况，即所谓的库珀对”。
库珀对描述了两个电子在低温下结合，在没有摩擦的情况下穿过固体。 它们利用周围原子的振动作为一种波浪，可以在不损失能量的情况下冲浪。 这些原子振动解释了传统的超导性。
然而，多年来，人们也知道超导体中的库珀对是由尚未完全理解的效应形成的，“这位物理学家说。 非常规超导性的一种可能形式是自旋三重态超导，它被认为利用了磁波动。
还有一些金属的传导电子聚集在一起，“赫尔姆解释道。 “它们一起屏蔽了材料的磁性，这种磁性由单个粒子（对于电子）的极高质量表示。 ”
这种超导材料被称为重费米子超导体。 因此，正如目前的实验所表明的那样，ute 2可能既是自旋三重态，又是重费米子超导体。 除此之外，它还是重量级的世界冠军——迄今为止，没有其他已知的重费米子超导材料能够在类似或更高的磁场下实现它。 这项研究也证实了这一点。
超导性取决于两个因素：临界转变温度和临界磁场。 如果温度低于临界转变温度，电阻降至零，材料变为超导。 外部磁场也会影响超导性。 如果这些超过阈值，则效果会崩溃。
物理学家对此有经验法则，“赫尔姆说。 “在许多常规超导体中，开尔文的转变温度值大约是特斯拉临界磁场强度值的一到两倍。 在自旋三重态超导体中，这个比率通常要高得多。 ”
通过对重量级 ute 2 的研究，研究人员现在能够将标准提高到更高的水平：在 16 开尔文 （ 271.）55°C），临界磁场强度达到 73 特斯拉，该比率设置为 45——创下纪录。
到目前为止，重费米子超导体还没有引起对技术应用的兴趣，“这位物理学家解释说。 “它们的转变温度非常低，冷却它们所需的努力相对较高。 ”
然而，它们对外部磁场的不敏感可以弥补这一缺点。 这是因为无损电流传输目前主要用于超导磁体，例如磁共振成像（MRI）扫描仪。 然而，磁场也会影响超导体本身。
一种能够承受非常高的磁场并且仍然能够导电而不会损耗的材料将代表着向前迈出的一大步。
当然，UTE 2不能用于制造超导电磁铁的引线，“Helm说。 “首先，这种材料的特性使其不适合这项工作，其次，它具有放射性。 但它非常适合探索自旋三重态超导背后的物理学。 ”
基于他们的实验，研究人员开发了一种可以解释超导性的模型，对磁场具有极高的稳定性。 为此，他们观察了几微米厚的样本——这是人类头发厚度（约70微米）的一小部分。 因此，样品发出的放射性辐射仍然远低于自然背景。
为了获得和塑造如此微小的样品，Helm 使用直径只有几纳米的高精度离子束作为切割工具。 UTE 2 是一种空气敏感材料。 因此，Helm 在真空中制备样品，然后用环氧树脂粘合剂密封。
为了最终证明我们的材料是自旋三重态超导体，我们必须在暴露于强磁场时对其进行光谱分析。 然而，目前的光谱方法在40特斯拉以上的磁场中仍然难以挣扎。 与其他团队一起，我们“也致力于新技术的开发。 最终，这将使我们能够提供明确的证据，“赫尔姆说。
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