布鲁克海文国家实验室的阿丽亚娜·曼格拉维蒂 科学家将钌酸锶薄膜——一种含有锶、钌和氧的金属超导体——制成上述“阳光”结构
他们总共以10度的增量径向排列了36条线，覆盖了从0到360度的整个范围
在每个棒上，电流从I+流向I-
他们测量了垂直方向(金触点1-3、2-4、3-5和4-6之间)和水平方向(1-2、3-4、5-6)上的电压
他们的测量显示钌酸锶中的电子以晶格结构意想不到的优选方向流动
学分:布鲁克海文国家实验室 科学家发现，在含有锶、钌和氧的金属超导体中，电荷的传输破坏了底层晶格的旋转对称性
钌酸锶晶体像正方形一样具有四重旋转对称性，这意味着它旋转90度时看起来是一样的(四次旋转等于360度旋转)
然而，电阻率像矩形一样具有双重(180度)旋转对称性
这种“电子杀线性”——5月4日发表在《美国国家科学院院刊》上的一篇论文报道了这一发现——可能会促进这种材料的“非常规”超导性
对于非常规超导体来说，标准的金属传导理论不足以解释它们在冷却时如何在没有电阻的情况下导电
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热量损失能量)
如果科学家能够提出一个合适的理论，他们也许能够设计出不需要昂贵的冷却就能达到近乎完美的能效的超导体
“我们把金属想象成原子的固体框架，电子像气体或液体一样在其中流动，”相应的作者伊万·博佐维奇说，他是一名高级科学家，也是美国大学凝聚态物理和材料科学部氧化物分子束外延组的组长
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能源部布鲁克海文国家实验室和耶鲁大学化学系兼职教授
“气体和液体是各向同性的，这意味着它们的性质在所有方向上都是一致的
普通金属如铜或铝中的电子气体或液体也是如此
但是在过去的十年里，我们已经知道这种各向同性似乎不适用于一些更奇特的金属
" 科学家此前已经在其他非常规超导体中观察到破坏对称性的电子线密度
2017年，博佐维奇和他的团队在一种含有镧、锶、铜和氧的金属化合物(LSCO)中发现了这种现象，与钌酸锶等低温化合物相比，这种化合物在相对较高(但仍然超冷)的温度下会变成超导的
LSCO晶格也具有正方形对称性，在垂直和水平方向上具有两个相等的周期，或原子排列
但是电子不服从这种对称性；在不与晶轴对齐的一个方向上电阻率较高
博佐维奇说:“我们在液晶中看到这种行为，液晶使电视和其他显示器中的光发生偏振。”
液晶像液体一样流动，但是像固体一样向优选的方向取向，因为分子具有细长的棒状形状
当分子紧密堆积在一起时，这种形状限制了分子的旋转
液体通常相对于任何旋转都是对称的，但是液晶打破了这种旋转对称，它们在平行和垂直方向上的性质不同
这是我们在LSCO看到的——电子的行为就像电子液晶
" 有了这个令人惊讶的发现，科学家们想知道在其他非常规超导体中是否存在电子杀线性
为了开始解决这个问题，他们决定将注意力集中在钌酸锶上，钌酸锶具有与LSCO相同的晶体结构和强相互作用的电子
在康奈尔大学的卡弗利纳米科学研究所，达雷尔·施罗姆、凯尔·沈和他们的合作者在正方形和长方形基底上一次生长一层钌酸锶单晶薄膜，使薄膜向一个方向拉长
这些薄膜必须在厚度和成分上极其均匀——大约每万亿个原子中有一种杂质——才能成为超导薄膜
钌酸锶的晶体结构，由钌(红色)、锶(蓝色)和氧(绿色)组成
学分:布鲁克海文国家实验室 为了验证薄膜的晶体周期与底层衬底的相同，布鲁克海文实验室的科学家们进行了高分辨率的x光衍射实验
“x光衍射使我们能够精确地测量薄膜和衬底在不同方向上的晶格周期，”合著者和中国气象局x光散射小组组长伊恩·罗宾逊说，他进行了测量
“为了确定晶格畸变是否在杀线虫中起作用，我们首先需要知道是否有畸变以及畸变的程度
" Bozovic的小组随后将毫米大小的薄膜图案化成“阳光”结构，36条线以10度的增量放射状排列
他们让电流通过这些线路——每条线路包含三对电压触点——并沿线路垂直方向(纵向)和水平方向(横向)测量电压
这些测量值是在一个温度范围内收集的，每个薄膜产生数千个数据文件
与纵向电压相比，横向电压对线虫的敏感性高100倍
如果电流没有优选的方向，横向电压在每个角度都应该为零
事实并非如此，这表明钌酸锶是电子向列型的——比LSCO多10倍
更令人惊讶的是，生长在正方形和矩形基底上的薄膜具有相同的杀线虫性——两个方向之间电阻率的相对差异——尽管矩形基底导致晶格畸变
拉伸晶格仅影响线虫性取向，最高电导率的方向沿着矩形的短边
在室温下，这两种薄膜都已经具有了线虫性，并且随着薄膜冷却到超导状态，线虫性显著增加
“我们的观察指出了线虫的纯电子起源，”博佐维奇说
在这里，相互碰撞的电子之间的相互作用似乎比电子与晶格的相互作用对电阻率的贡献大得多，就像它们在传统金属中所做的那样
" 展望未来，该团队将继续测试他们的假设，即所有非常规超导体都存在电子线毒性
“布鲁克海文的两个CMPMS部门之间的协同作用对这项研究至关重要，”博佐维奇说
“我们将在未来的研究中应用我们互补的专业知识、技术和设备，在具有强相互作用电子的其他材料中寻找电子线虫的特征
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