剑桥科学家成功破解“室温超导之谜”

    磁力出现在涡流中心时，超导性被部分破坏。（提供者： 国家强磁场实验室） 
    网易探索7月11日讯，据每日科学网站报道，英国剑桥大学科学家们找到了揭开室温超导之谜的关键方法。 

    二十多年来物理研究人员一直在坚持不懈地探求室温超导之谜。在室温下，传输电流零损耗（无电阻）的材料有着巨大的应用市场；这种材料可用于磁悬浮高速列车、高效的核磁共振摄影、无损耗的发电机、变压器和输电线、功能强大的超级计算机等等。遗憾的是，科学家们一直无法破解氧化铜材料在非常冷的温度下（例如液氮的温度）是如何显示超导性的，能在较高温度下变为超导体的材料很少。 

    令人意想不到的是在极高温下显示超导性的材料居然是陶瓷绝缘体，在掺杂（将杂质添加到半导体中以便改变电子特性的方法）前它起磁体的作用。一旦掺杂载流子（空穴或电子）进入到磁绝缘体载体，它们便神秘地开始显示超导性，即，掺杂载流子形成了携带无损耗电流的对（pairs）。 

    无法传输电流的磁体是如何转变成导电性能极好的超导体呢？这是该领域研究人员们多年来希望揭开的一个谜，英国剑桥研究小组在这个问题上迈出了重要的一步。研究人员现在能通过试验探针穿过超导罩，探测超导体里的电子结构，他们的这一举措意义重大，对于了解把空穴绑定在一起的黏附力以及什么原因使物体变成超导体来说是特别重要的。 

    这篇论文的第一作者塞巴斯蒂安博士评论说，“在过去，系统一旦变成超导体就很难从微观层面接近。超导性给系统加了一层罩，使得试验探针很难在里面工作。我们现在能在强磁场超导层面上打开一个洞，这个洞称为涡流，在该区域超导性被破坏，我们就可以通过这个洞探测下面的电子结构。我们在高温超导中首次发现了在电子结构中参杂空穴载流子聚合体的‘小袋’及其位置，这样我们的试验就向前迈进了一大步，搞清了超导对流子在空穴小袋外面的形态。”为了准确判断这些超导体中参杂空穴聚合体的电子结构的位置，研究人员必须对下面两个方面作进一步探究，一、用导引探针探测孔穴小袋的位置和大小，这是判断这些粒子如何黏附到超导体的重要一步。二、磁力与超导之间的相互影响。 

    科学家们表示，目前还有一些深层次问题亟待解决和探索，磁力出现在涡流中心时，超导性就消失了吗？或者他们是以某种更复杂的机制相互补偿？试验表明，这两种迥异的物理现象共存是有可能的，当材料的一部分变为超导体时，非超导涡流核心可能表现出一致的、可展现的聚合磁力。