四十年來,研究以銅為基礎的高溫超導體的學者一直認為,其晶體自始至終都是均勻的。華威大學與歐洲同步輻射光源(ESRF)科學家的一項新研究顯示恰恰相反:這種材料是由不同結構拼成的馬賽克。
1986年的這項發現——銅氧化物——曾預示著無損耗能量傳輸的一場革命。所有理論與計算都建立在單一晶格的觀念之上。如今這一觀念已被推翻。
藉助三維X射線繞射(3DXRD),團隊首次深入窺視了LESCO樣品——鑭銪鍶銅氧化物——的內部。從室溫到100克爾文的掃描揭示出兩種不同的原子排列,它們被異常寬闊的邊界分隔開來——約150奈米。
據化學家馬克·森恩所言,這些邊界不僅僅分隔區域,還主動阻礙超導性。本應配對並無阻礙地運動的電子,在這些區域中會撞上障礙。
這一結果解釋了為何有些樣品比其他樣品表現更好,並要求重新審視許多以往的測量。未來的模型必須考慮到這種內部的不均勻性。
得益於ESRF升級改造而成為可能的3DXRD方法,將在其他材料中也揭示出類似的「隱藏」結構。如今問題在於:該把銅氧化物視為單一物質,還是視為同一晶體中多種材料的集合。
理解真實結構,使超導體在更高溫度下的實際應用更近了一步。

