应变诱导的电荷密度波：揭示高温超导性的新机制

理解铜氧化物（铜酸盐）中的高温超导性一直是凝聚态物理学的核心主题之一。在这些材料中，Bi₂Sr₂−ₓLaₓCuO₆（Bi2201）超导体因其独特的性质和潜在应用而脱颖而出。最近发表在《自然通讯》的研究表明，应变可以在最佳掺杂的Bi2201中诱导长程电荷密度波（CDW）序，为超导性与其他电子序之间的相互作用提供了新的见解。

将材料中的电子想象成一个海洋。在普通导体中，这些电子可以自由移动。然而，在铜酸盐中，强烈的电子-电子相互作用会导致CDW的形成。在这里，电子密度周期性地调制，形成高和低电子浓度的区域。这种有序的排列会破坏电流的平滑流动，可能是导致赝能隙的原因之一，超导性通常与赝能隙相关。

此前，CDW有序主要在欠掺杂铜酸盐中观察到。在欠掺杂状态下，强磁场已被证明可以诱导长程CDW序，打破了晶格的平移对称性。这导致一些研究人员认为它可能与最佳掺杂的Bi2201无关，Bi2201在该家族中表现出最高的超导转变温度。

该研究的作者采用了一种聪明的方法——对Bi2201材料施加应变。应变可以微妙地改变晶体结构和电子特性，充当探测材料响应的控制旋钮。通过对Bi2201晶格施加超过0.15%的应变，研究人员使用核磁共振技术观察到一个非凡的现象。

他们的测量结果表明，在铜氧化物平面内出现了长程CDW序，其特征是电子密度在铜氧化物平面内呈现周期性调制。有趣的是，施加的应变对两种电子现象产生了相反的效果。虽然CDW序变得更加明显，但超导转变温度实际上降低了。这表明CDW和超导性竞争相同的电子资源。

在最佳掺杂的Bi2201中发现应变诱导的CDW序揭示了高温超导性的潜在机制。应变下超导性和CDW序的共存表明这两种状态是相互交织的，可能具有共同的起源。应变诱导的晶体对称性破坏似乎揭示了赝能隙状态中的隐藏序，这不仅限于欠掺杂状态，还延伸到最佳掺杂水平。

理论模型表明，铜酸盐中超导性和CDW序之间的相互作用是由强电子关联介导的。应变诱导的CDW序可以理解为这些关联的表现，通过打破晶体对称性而增强。这一观点与对非常规超导性的广泛理解一致，即各种序的量子涨落在其中起着关键作用。
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总而言之，在最佳掺杂的Bi2201中发现应变诱导的长程CDW序代表了我们对高温超导性理解的重大进展。下一步可以研究应变对其他铜族的影响，以确定CDW序是否确实是赝能隙的隐藏参与者。通过揭示赝能隙状态中的隐藏序，这些发现为探索铜酸盐中超导性机制提供了新的途径。未来的研究可能会集中于进一步阐明应变、CDW序和超导性之间的关系，可能会导致具有增强超导性能的新材料的开发。