在寻找更有用的超导体的过程中，Ramshaw、艺术与科学学院(AS) 物理学助理教授Dick Dale Reis Johnson 及其同事发现，磁性是理解“高温”超导体中电子行为的关键。凭借这一发现，他们解开了围绕这种超导体30 年的谜团，这种超导体可以在比绝对零度高100 度以上的更高温度下工作。他们的论文《杯状超导体伪隙临界点的费米表面转变》 于2022 年3 月10 日发表。
拉姆肖说：“我们希望了解是什么让这些高温超导体发挥作用，并将这种特性设计到其他一些更适合技术采用的材料中。”高温超导体的一个核心谜团是它们的电子会发生什么。 “所有金属都有电子，当金属成为超导体时，电子就会相互配对。我们测量了一种称为“费米面”的东西，你可以将其视为显示金属中所有电子位置的地图。 '
为了研究电子如何在高温超导体中配对，研究人员通过化学掺杂过程不断改变电子数量。拉姆肖说，在高温超导体中，在某个“临界点”，电子似乎从费米面图中消失。
研究人员将注意力集中在这个关键点上，以弄清楚是什么导致电子消失以及它们去了哪里。他们使用佛罗里达州塔拉哈西国家高磁场实验室世界上最强的稳态磁体（45 特斯拉混合磁体）来测量氧化铜高温超导体的费米表面，作为电子浓度的代表。函数，就在临界点附近。
他们发现，当研究人员通过临界点时，费米表面完全发生了变化。拉姆肖说：“这就好像你正在看一张真实的地图，突然间，大陆的大部分都消失了。” “这就是我们发现高温超导体费米表面在临界点发生的情况——特定区域中的大多数电子突然消失在图的一个特定部分。 '
拉姆肖说，研究人员不仅要注意到电子正在消失，而且还要注意哪些电子正在消失，这一点很重要。
方亚文，博士该论文的第一作者、物理学系学生表示，他们根据几种理论建立了不同的模拟模型，并测试了它们是否可以解释这些数据。 “最后，我们得到了一个与磁力相关的模型。”方说。 “基于我们的技术，我们自信地从材料的众所周知的一面转向已经过了临界点的神秘的一面。 '
现在他们知道哪些电子消失了，研究人员有了一个想法——它与磁性有关。
拉姆肖说：“长期以来，人们一直认为高温超导体中的磁性和超导性是相关的，而我们的工作表明，这种磁性似乎出现在临界点并吞噬了大部分电子。这个临界点也标志着在最高温度下发生超导的电子浓度，而更高温度的超导体就是这里的目标。 “了解临界点与磁性有关，可以深入了解为什么这些特定的超导体具有如此高的转变温度，甚至可能在哪里寻找具有更高转变温度的新超导体。”
“在我们的研究之前，这个争论已经持续了30 年，我们有一个简单的答案，”共同第一作者、康奈尔大学卡维利研究所纳米科学博士后Gal Grissonnanche 说。 '
