合作揭示了纳米级电荷阶数和超导性之间的相互作用

高温超导性是研究量子材料的研究人员的圣杯。超导体在不耗散能量的情况下导电，有望彻底改变我们的能源和电信电力系统。然而，超导体通常在极低的温度下工作，需要精密的冷冻机或昂贵的冷却剂。出于这个原因，科学家们一直在不懈地致力于了解高温超导性基础的基本机制，最终目标是设计和制造接近室温的新型量子超导材料。

国家科学研究所（INRS）教授Fabio Boschini和北美科学家研究了超导钇铜氧化物（YBCO）的动力学，该超导体钇铜氧化物（YBCO）通过在直线加速器相干光源（LCLS）自由电子激光器SLAC（美国）上的时间分辨共振X射线散射，在高于正常温度下提供超导性。该研究于5月19日发表在《科学》杂志上。在这项新研究中，研究人员已经能够跟踪YBCO中的电荷密度波如何对由强烈激光脉冲诱导的超导性突然“淬火”做出反应。

“我们正在学习电荷密度波 - 自组织电子在水中表现得像波纹 - 和超导性在超快时间尺度上以纳米尺度相互作用。超导性出现和电荷密度波之间存在非常深的联系，“该项目的联合研究员兼Stewart Blusson量子物质研究所（Blusson QMI）的附属研究员Fabio Boschini说。

“直到几年前，研究人员还低估了这些材料内部动力学的重要性，”加利福尼亚州SLAC国家加速器实验室首席研究员兼职员科学家Giacomo Coslovich说。“在这次合作之前，我们真的没有工具来评估这些材料中的电荷密度波动力学。只有通过像我们这样的团队共享资源，以及通过使用自由电子激光器为物质的动态性质提供新的见解，才有可能看到电荷顺序演变的机会。

由于对高温超导体背后的动态相互作用有了更好的了解，研究人员乐观地认为，他们可以与理论物理学家合作开发一个框架，以便更细致地理解高温超导体是如何出现的。

协作是关键

目前的工作来自几个领先的研究中心和光束线的研究人员的合作。“我们从2015年底开始进行第一次实验，在加拿大光源首次对材料进行表征，”Boschini说。随着时间的推移，该项目涉及许多Blusson QMI研究人员，例如我指导并介绍这项工作的孟兴娜。她是数据分析不可或缺的一部分。

“由于多种原因，这项工作是有意义的，但它也真正展示了形成持久，有意义的合作和关系的重要性，”Na说，“有些项目需要很长时间，这要归功于Giacomo的领导和毅力。

该项目将至少三代科学家联系起来，跟随一些人通过博士后职业生涯进入教师职位。研究人员很高兴能够扩展这项工作，通过使用光作为光学旋钮来控制超导的开关状态。