在尋找更有用的超導(dǎo)體的過程中，Ramshaw、藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院(AS) 物理學(xué)助理教授Dick Dale Reis Johnson 及其同事發(fā)現(xiàn)，磁性是理解“高溫”超導(dǎo)體中電子行為的關(guān)鍵。憑借這一發(fā)現(xiàn)，他們解開了圍繞這種超導(dǎo)體30 年的謎團(tuán)，這種超導(dǎo)體可以在比絕對(duì)零度高100 度以上的更高溫度下工作。他們的論文《杯狀超導(dǎo)體偽隙臨界點(diǎn)的費(fèi)米表面轉(zhuǎn)變》 于2022 年3 月10 日發(fā)表。

拉姆肖說：“我們希望了解是什么讓這些高溫超導(dǎo)體發(fā)揮作用，并將這種特性設(shè)計(jì)到其他一些更適合技術(shù)采用的材料中?！备邷爻瑢?dǎo)體的一個(gè)核心謎團(tuán)是它們的電子會(huì)發(fā)生什么。 “所有金屬都有電子，當(dāng)金屬成為超導(dǎo)體時(shí)，電子就會(huì)相互配對(duì)。我們測(cè)量了一種稱為“費(fèi)米面”的東西，你可以將其視為顯示金屬中所有電子位置的地圖。 '

為了研究電子如何在高溫超導(dǎo)體中配對(duì)，研究人員通過化學(xué)摻雜過程不斷改變電子數(shù)量。拉姆肖說，在高溫超導(dǎo)體中，在某個(gè)“臨界點(diǎn)”，電子似乎從費(fèi)米面圖中消失。

研究人員將注意力集中在這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)上，以弄清楚是什么導(dǎo)致電子消失以及它們?nèi)チ四睦?。他們使用佛羅里達(dá)州塔拉哈西國(guó)家高磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室世界上最強(qiáng)的穩(wěn)態(tài)磁體（45 特斯拉混合磁體）來測(cè)量氧化銅高溫超導(dǎo)體的費(fèi)米表面，作為電子濃度的代表。函數(shù)，就在臨界點(diǎn)附近。

他們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)研究人員通過臨界點(diǎn)時(shí)，費(fèi)米表面完全發(fā)生了變化。拉姆肖說：“這就好像你正在看一張真實(shí)的地圖，突然間，大陸的大部分都消失了?！?“這就是我們發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)體費(fèi)米表面在臨界點(diǎn)發(fā)生的情況——特定區(qū)域中的大多數(shù)電子突然消失在圖的一個(gè)特定部分。 '

拉姆肖說，研究人員不僅要注意到電子正在消失，而且還要注意哪些電子正在消失，這一點(diǎn)很重要。

方亞文，博士該論文的第一作者、物理學(xué)系學(xué)生表示，他們根據(jù)幾種理論建立了不同的模擬模型，并測(cè)試了它們是否可以解釋這些數(shù)據(jù)。 “最后，我們得到了一個(gè)與磁力相關(guān)的模型?！狈秸f。 “基于我們的技術(shù)，我們自信地從材料的眾所周知的一面轉(zhuǎn)向已經(jīng)過了臨界點(diǎn)的神秘的一面。 '

現(xiàn)在他們知道哪些電子消失了，研究人員有了一個(gè)想法——它與磁性有關(guān)。

拉姆肖說：“長(zhǎng)期以來，人們一直認(rèn)為高溫超導(dǎo)體中的磁性和超導(dǎo)性是相關(guān)的，而我們的工作表明，這種磁性似乎出現(xiàn)在臨界點(diǎn)并吞噬了大部分電子。這個(gè)臨界點(diǎn)也標(biāo)志著在最高溫度下發(fā)生超導(dǎo)的電子濃度，而更高溫度的超導(dǎo)體就是這里的目標(biāo)。 “了解臨界點(diǎn)與磁性有關(guān)，可以深入了解為什么這些特定的超導(dǎo)體具有如此高的轉(zhuǎn)變溫度，甚至可能在哪里尋找具有更高轉(zhuǎn)變溫度的新超導(dǎo)體。”

“在我們的研究之前，這個(gè)爭(zhēng)論已經(jīng)持續(xù)了30 年，我們有一個(gè)簡(jiǎn)單的答案，”共同第一作者、康奈爾大學(xué)卡維利研究所納米科學(xué)博士后Gal Grissonnanche 說。 '