材料在其基材上的透射电子显微照片。它显示了硒化铁薄膜中的铁原子(左)和基板中镧原子的分布(右)。
RIKEN物理学家已经找到了一个理想的平台，可以探索材料中接近超导性时电子的行为。这可能有助于开发新的超导体，这些超导体在比现有超导体更方便的温度下工作。该研究发表在《物理评论B》杂志上。
超导体在没有任何电阻的情况下携带电流，例如用于强大的电磁铁和磁传感器。但超导性通常只发生在低温下，因此研究人员正在寻找可以开辟更广泛应用范围的高温超导体。最终目标是找到在室温下具有超导性的材料。
所谓的传统超导体中的超导性发生在电子配对时。这种配对可以防止电子在流过材料时散射。
一些材料，当它们接近这种超导状态时，会进入一个“向列相”，在这个阶段，电子排列成条纹。“向列性被认为与超导性密切相关，”RIKEN SPring-8中心的Yuya Kubota解释说。“然而，向列性和超导性之间的确切联系尚不完全清楚。
为了探索这种关系，久保田和他的同事们转向了一种叫做硒化铁的材料，这种材料仅在-265°C的极低温度下超导，仅比绝对零度高出8°C。但是，通过施加压力或调整材料的化学组成，可以实现较高温度下的超导性，这可能为制造高温超导体的更通用策略指明道路。
硒化铁在 –183°C 左右进入向列相。 在这个阶段，材料晶格中原子的排列发生变化，某些电子可以采用不同的能量状态。长期以来，研究人员一直在争论这些结构和电子因素对驱动向列性的相对重要性。
久保田的团队现在已经想出了一个答案。他们研究了铝酸镧基底上的硒化铁超薄膜，该薄膜抑制了向列相过渡过程中的结构变化。
研究人员发现了向列相过渡的所有电子标志，尽管晶格结构保持不变。这表明向列相仅起源于某些电子能量状态的变化。
研究人员预计，他们的薄膜材料将使他们能够探索向列相中电子的行为，而没有任何伴随结构改变的复杂因素。“这可以帮助我们更深入地了解向列性和超导性之间的关系，以及超导性的机制，”久保田说。“反过来，这可以加速对室温超导体的研究。
