? 新的超導機制?

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在一些特定的條件下（通常是在超低溫條件下），一些材料會改變它們的結構，解鎖新的超導行為。這種結構上的變化被稱為向列轉變。近年來，物理學家將這種向列轉變視為驅動材料進入超導態的一種新方法。

究竟是什么推動了這種轉變？

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在一篇新發表于《自然·材料》雜志上的研究中，一組物理學家確定了一類超導體經歷向列轉變的關鍵所在。而令人意外的是，他們的發現與此前許多科學家所以為的大不相同。

? 向列開關 ?

這一新的發現是在研究硒化亞鐵（FeSe）中的向列時做出的。

FeSe是一種二維材料，是臨界溫度最高的鐵基超導體。這種材料切換為超導態的臨界溫度可高達70開爾文，雖然與室溫相比，這一溫度仍然很低，但這已經高于大多數超導材料的臨界溫度。

一種材料轉變成超導態的臨界溫度越高，它在現實世界中的應用前景就越廣。比如它可以為更精確、更輕便的核磁共振成像儀或高速磁懸浮列車制造出強大的電磁鐵。

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要想實現這些種種的可能性，科學家首先需要了解，是什么啟動了像FeSe這類高溫超導體中的“向列開關”。

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當材料進入超導態后，其中的電子可以完全無摩擦地流動。電子之間的強相互作用可以使材料在一個特定的方向上作為一個整體被無限小地拉伸，電子可以在那個方向上自由流動。問題是，究竟是什么樣的相互作用導致了這種拉伸。

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在過去的一些研究中，科學家發現，一些鐵基材料的拉伸似乎是由原子自發地使其磁自旋指向同一方向驅動的。因此，科學家推測，在大多數鐵基超材料中，當單個原子的磁自旋突然協同地、有偏向性地轉向一個磁方向時，就會觸發這種向列開關。

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然而，FeSe似乎并不這樣。

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? 是軌道能量，而非自旋??

一直以來，理解FeSe中向列的起源，是物理學家一直試圖解決的一個關鍵謎題。FeSe是所有這些材料中最模糊不清的，它沒有磁有序。因此，這需要非常仔細地觀察電子是如何在鐵原子周圍排列的，以及當這些原子分開時會發生什么。

在新研究中，研究人員將超薄的、毫米長的FeSe粘在薄薄的鈦條上。他們通過物理性拉伸鈦條，來模擬發生在向列轉變的結構拉伸，進而拉伸鈦條上的FeSe。

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每當樣品被拉伸一定長度時（不超過一微米）時，他們就會試圖尋找任何以協同方式轉變的特性。利用X射線，研究人員追蹤了FeSe樣品中的原子是如何運動的，以及每個原子的電子的行為，最終觀察到了令人意外的現象。

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他們發現，當拉伸超過某一特定的點之后，并非是FeSe中的原子自旋經歷了這種協同的方向轉變，而是它們的原子軌道能量經歷了一種明確的、協同的集體性轉變。

原子軌道本質上是一個原子的電子所能占據的能級。在FeSe中，電子可以占據一個鐵原子周圍的兩個軌道態中的一個。通常，選擇占據哪個軌道態是隨機的。

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但在新的實驗中，研究人員發現當他們拉伸FeSe時，電子開始會明顯傾向于其中一種軌道態。這標志著一個清晰的、協同的轉變，以及向列和超導的新機制。

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? 新的途徑?

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超導體大致可分為兩類，一類是可以被主流超導理論解釋的常規超導體；還有一類是無法用主流理論解釋的非常規超導體。非常規超導體通常很復雜，可以在相對較高的溫度下表現出超導性，是物理學家在尋找室溫超導體的道路上所關注的焦點。

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新研究所發現的這種全新的機制，為發現非常規超導體打開了一扇新的大門，并在一定程度上改變了人們對于是什么驅動了向列的認知。實現非常規超導的途徑有很多，而新的發現為實現非常規超導提供了一個新的途徑。