科学家在铜酸盐实验中，观察到费米口袋，证实了理论预测！

科学家在五层铜酸盐实验中观察到了费米口袋，证实了理论，其研究成果发表在《科学》期刊上，描述了对铜酸盐Ba2Ca4Cu5O10(FO)2的研究，以对超导电性的了解。加州大学戴维斯分校(University Of California Davis)的Inna Vishik也在同一期上发表了一篇文章，介绍了涉及铜酸盐及其转变温度的超导研究背景。铜酸盐是由它们的阴离子铜配合物定义，它们的超导材料转变温度也是最高的。

当然，超导体是能让电流在没有电阻的情况下通过材料。大多数材料必须经过处理才能成为超导材料，如冷却。因此，当这类材料从常规导体转变为超导体时，会有一个过渡阶段。正如Vishik指出的那样，先前的研究表明，铜酸盐具有一些最高的转变温度，这使得它们成为诱人的研究目标。在过去的几年里，已经有相当多的研究阐明了影响超导电性的因素，但到目前为止，人们仍然不太清楚这一点。

尽管有数百种铜酸盐可供选择，但研究人员只研究了几种铜酸盐。正是出于这个原因，研究小组选择研究一种很少或根本没有研究的铜酸盐，即五层铜酸盐，Ba2Ca4Cu5O10(FO)2。这项工作涉及在莫特绝缘体中掺杂铜酸盐，这项研究在过去被证明是具有挑战性的。理论表明，如果在Mott绝缘体上添加少量的载流子，费米口袋应该可以观察到。研究人员能够克服其他研究人员由于选择铜酸盐而遇到的问题。

它有一个由五个氧化铜平面组成的单元电池，而不是普通的两个，这样当口袋变得可见时，就更容易观察到它们，研究人员看到了其中的两个，支持了预测他们的理论。铜氧化物材料中的超导电性是通过掺杂一种称为Mott绝缘体的特殊相关态而出现。然而，研究向Mott绝缘体中添加少量电荷载流子(空穴或电子)时会发生什么，在实验上是具有挑战性的。

研究了不寻常的铜酸盐Ba2Ca4Cu5O10(FO)2，它在一个单元中有五个氧化铜平面，而大多数铜酸盐有一个或两个。在光电子发射和量子振荡数据中都观察到了两个费米口袋，其中最里面的氧化铜平面起着至关重要的作用。

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参考期刊《科学》

DOI: 10.1126/science.aay7311

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