最近的研究揭开了高临界温度超导体的神秘面纱，确定了它们独特的"奇异金属"状态和一个关键的量子临界点。这一发现是合作努力和广泛实验的结果，使得实现先进超导与可持续技术迈出了重要的一步，有助于实现更加环保的未来。

米兰理工大学、哥德堡查尔姆斯理工大学和罗马萨皮恩扎大学的研究人员刚刚在《自然-通讯》（Nature Communications）上发表的研究报告揭示了高临界温度铜基超导体的诸多奥秘之一：即使在临界温度以上，它们也是特殊的，表现得像"奇怪"的金属。这意味着它们的电阻随温度的变化与普通金属不同。

这项研究暗示，存在一个与"奇异金属"相联系的量子临界点。

铜氧化物相图。资料来源：米兰理工大学

奇异金属行为与量子临界点

"量子临界点是指在特定条件下，一种材料的性质会完全由于量子效应而发生突变。"查尔姆斯大学微技术与纳米科学系研究员、本研究的主要作者里卡多-阿帕亚（Riccardo Arpaia）评论说："就像冰在零摄氏度时会因为微观温度效应而融化并变成液体一样，铜氧化物也会因为量子电荷波动而变成一种'奇怪'的金属。"

这项研究基于在欧洲同步加速器 ESRF 和英国同步加速器 DLS 进行的 X 射线散射实验。这些实验揭示了电荷密度波动对铜氧化物电阻的影响，从而使铜氧化物变得"奇怪"。通过对这些波动能量变化的系统测量，确定了电荷载流子密度的最小值：量子临界点。

格勒诺布尔欧洲同步加速器 ESRF 的 ERIXS 仪器。资料来源：米兰理工大学

影响和未来方向

"这是我们五年多工作的成果。我们使用了一种名为 RIXS 的技术，该技术主要由我们米兰理工大学开发。通过大量的测量活动和新的数据分析方法，我们证明了量子临界点的存在。"米兰理工大学物理系教授兼研究协调员贾科莫-吉林盖利（Giacomo Ghiringhelli）补充说："更好地了解铜氧化物将有助于设计临界温度更高的更好的材料，从而更容易在未来的技术中加以利用。"

Sergio Caprara 与他在罗马萨皮恩扎大学物理系的同事一起提出了电荷波动在铜氧化物中起关键作用的理论。他宣称："这一发现不仅是在理解铜氧化物金属态的反常特性方面取得的重要进展，也是在理解高温超导性背后仍然模糊不清的机制方面取得的重要进展。"

参考文献：DOI: 10.1038/s41467-023-42961-5

编译来源：ScitechDaily