铀二碲化物中发现超导消失后的配对密度波——ScienceDaily

美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的物理学家获得了铀二碲化物中存在异常超导行为的证据。研究人员在该材料中发现了配对密度波——由电子库珀对形成的不均匀周期性结构。正如ScienceDaily报道，即使随着温度升高主要超导态消失后，这些结构仍然存在。

进入超导态之前的配对

当冷却后的金属能够无电阻地导电时，就会出现超导性。为此，电子会形成库珀对，并能够进入同一个量子态。在常规超导体中，这类配对的形成与向超导态的相变有关。

配对密度波，即PDW，大约在20年前被预测。与常规超导体中配对的均匀分布不同，在这种状态下，配对呈周期性且不均匀地排列。研究人员指出，在临界温度以上观察到PDW表明，铀二碲化物中的库珀对可能在主要超导相出现之前就已形成。

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在更纯净的晶体上进行测量

在实验中，团队使用了通过熔融助熔剂法生长的更高质量铀二碲化物晶体，以及配备矢量磁场的扫描隧道显微镜。该仪器能够追踪样品表面对温度、磁场强度和方向变化的反应。

此前，科学家在该材料中发现了电荷密度波，但其在磁场中的行为并不典型：磁场能够将其破坏。新的测量显示出一些模式，其对温度和磁场的依赖关系符合配对密度波的预期。其中一部分模式在越过临界温度后仍然明显。

研究的局限性

作者强调，扫描隧道显微镜记录的是表面性质，因此该实验并未直接展示铀二碲化物整个体积中的过程。同时，将温度和磁场测量与改进后的样品质量相结合，得到了关于PDW状态的一致图景。研究结果发表在《美国国家科学院院刊》上。