德国亥姆霍兹研究中心协会 重新打开金刚石砧座后，通过金轨迹(黄色)接触的微结构(紫色)的假彩色电子显微图像
红宝石球(红色)用于通过激光荧光光谱法检测样品室中的压力
碎片颗粒是压力介质和压力装置的残留物
信用:托尼·赫尔姆/HZDR 来自亥姆霍兹-德累斯顿-罗森多夫(HZDR)、马克斯·普朗克固体化学物理研究所(Max Planck Institute for Chemical Physics of Solids)的国际科学家团队，以及来自美国和瑞士的同事，以一种完全独特的方式成功地结合了各种极端实验条件，揭示了晶体金属铈的神秘导电特性的令人兴奋的见解
在《自然通讯》杂志上，他们报道了对这种金属相图中以前未知区域的探索，这种金属被认为是理解非常规超导体的一种有前途的模型系统
“首先，我们在一个微小的单晶上涂上一层薄薄的金
然后我们用离子束雕刻出微小的微结构
在这些结构的末端，我们贴上超薄的铂带，在极高的压力下沿不同方向测量电阻，这是我们用金刚石砧压室产生的
此外，我们在接近绝对零度的温度下对样品施加非常强的磁场
" 对普通人来说，这听起来像是一个过分热心的物理学家的异想天开的幻想，但事实上，这是一个由博士进行的实验工作的实际描述
HZDR高磁场实验室的托尼·赫尔姆和他来自塔拉哈西、洛斯阿拉莫斯、洛桑和德累斯顿的同事们
嗯，至少部分是这样，因为这个描述仅仅暗示了同时结合这些极端所涉及的许多挑战
当然，这一巨大的努力本身并不是目的:研究人员正试图弄清固态物理的一些基本问题
研究的样品是铈铑铟五(铈铟5)，一种具有令人惊讶的性质，但尚未完全了解的金属
科学家将其描述为一种非常规电导体，带有非常重的电荷载体，在特定条件下，电流可以无损耗地流动
人们认为这种超导性的关键在于金属的磁性
从事这类相关电子系统工作的物理学家研究的中心问题包括:重电子是如何集体组织的？这怎么会引起磁性和超导性呢？而这些物理现象之间又有什么关系呢？ 对相图的考察 物理学家对金属的相图特别感兴趣，相图的坐标是压力、磁场强度和温度
如果地图是有意义的，科学家必须在这个坐标系中发现尽可能多的位置，就像一个制图员探索未知的领域一样
事实上，这个新出现的图表与风景的地形并无不同
当他们把温度降低到几乎比绝对零度高4度时，物理学家们观察到了金属样品中的磁序
在这一点上，他们有许多选择:他们可以进一步冷却样品，并将其暴露在高压下，迫使其转变为超导状态
另一方面，如果它们仅仅把外部磁场增加到地球磁场强度的60万倍，磁序也受到抑制；然而，这种材料进入一种叫做“电子向列”的状态
' 这个术语是从液晶物理学中借用来的，它描述了分子在更大范围内的某种空间取向
科学家们假设电子向列状态与非常规超导现象密切相关
合肥光源的实验环境为这样一个复杂的测量项目提供了最佳条件
大磁体产生相对持久的脉冲，并为极端条件下的复杂测量方法提供足够的空间
极限实验提供了对未来的一瞥 这些实验有一些额外的特殊特征
例如，使用高脉冲磁场会在实验装置的金属部件中产生涡流，从而产生不需要的热量
因此，科学家们用一种特殊的塑料材料制造了中心部件，这种材料可以抑制这种效应，并在接近绝对零度时可靠地工作
通过聚焦离子束的微加工，它们产生保证高质量测量信号的样品几何形状
“在未来的实验中，微结构将变得更加重要
“这就是为什么我们马上把这项技术引入实验室，”赫尔姆说，并补充道:“所以我们现在有办法进入并逐渐渗透到量子力学效应起主要作用的领域。”
“他也确信，他和他的团队所获得的技术将有助于高温超导体或新型量子技术的研究
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