作者大卫·纳特，康奈尔大学 该图示出了钌酸锶的晶格，当材料通过其超导转变在1
4开尔文(零下457华氏度)
突出的变形表明这种材料可能是一种新型超导体
学分:康奈尔大学 直到现在，超导材料的历史一直是两种类型的故事:s波和d波
现在，康奈尔大学的研究人员——由艺术与科学学院的迪克&戴尔·赖斯·约翰逊助理教授布拉德·拉姆肖领导——发现了第三种可能的类型:g波
他们的论文“Sr2RuO4中双组分超导序参量的热力学证据”，发表于2006年9月10日
自然物理21
主要作者是博士生萨亚克·戈什
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超导体中的电子以库珀对的形式一起运动
这种“配对”赋予超导体最著名的特性——没有电阻——因为为了产生电阻，库珀对必须被分解，这需要能量
在s波超导体中——通常是传统的材料，如铅、锡和汞——库珀对由一个向上的电子和一个向下的电子组成，两者都朝着对方迎面移动，没有净角动量
近几十年来，一种新的奇异材料展示了所谓的d波超导性，即库珀对有两个角动量量子
物理学家已经从理论上证明了在这两种所谓的“单线态”之间存在第三种超导体:一种p波超导体，具有一个角动量量子，电子与平行而不是反平行的自旋配对
这种自旋三重态超导体将是量子计算的一个重大突破，因为它可以用来创造马约拉纳费米子，一种独特的粒子，也就是它自己的反粒子
20多年来，p波超导体的主要候选材料之一是钌酸锶，尽管最近的研究已经开始在这个想法上戳洞
拉姆肖和他的团队着手一劳永逸地确定钌酸锶是否是一种非常受欢迎的p波超导体
使用高分辨率共振超声光谱学，他们发现这种材料有可能是一种全新的超导体:g波
“这个实验真正展示了这种我们以前从未想过的新型超导体的可能性，”拉姆肖说
“它真的为超导体可能是什么以及它如何表现自己打开了可能性的空间
如果我们想要控制超导体，并在技术中使用半导体的微调控制，我们真的想知道它们是如何工作的，它们有哪些种类和风味
" 和以前的项目一样，拉姆肖和戈什利用共振超声光谱学研究了钌酸锶晶体超导性的对称性，这种晶体是由德国马克斯·普朗克固体化学物理研究所的合作者生长和精确切割的
然而，与以前的尝试不同，拉姆肖和戈什在试图进行实验时遇到了一个重大问题
“将共振超声波冷却到1开尔文(零下457
87华氏度)是困难的，我们必须建立一个全新的仪器来实现这一点，”戈什说
在他们的新设置下，康奈尔团队测量了晶体的弹性常数——本质上是材料中的声速——对各种声波的响应。材料在1
4开尔文(零下457华氏度)
“这是迄今为止在这些低温下获得的最高精度的共振超声光谱数据，”拉姆肖说
根据这些数据，他们确定钌酸锶是所谓的双组分超导体，这意味着电子结合在一起的方式非常复杂，不能用一个数字来描述；它也需要一个方向
以前的研究使用核磁共振波谱来缩小钌酸锶可能是哪种波材料的可能性，有效地消除了p波作为一种选择
通过确定这种材料是双组分的，拉姆肖的团队不仅证实了这些发现，还表明钌酸锶也不是传统的s波或d波超导体
拉姆肖说:“共振超声真的可以让你进去，即使你不能识别所有的微观细节，你也可以对哪些细节被排除在外做出宽泛的陈述。”
“所以，唯一与实验一致的是这些非常非常奇怪的东西，以前没有人见过
其中之一是g波，也就是角动量4
从来没有人想到会有g波超导体
" 现在，研究人员可以使用这项技术来检查其他材料，以确定它们是否是潜在的p波候选者
然而，钌酸锶的工作还没有完成
“这种材料在许多不同的背景下都得到了非常好的研究，不仅仅是因为它的超导性，”拉姆肖说
“我们知道它是什么样的金属，为什么它是一种金属，当你改变温度时它的表现如何，当你改变磁场时它的表现如何
所以你应该能够构建一个理论，解释为什么它在这里比在其他地方更适合做超导体
"
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