1986年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第一種高溫超導(dǎo)體，相比于常規(guī)的金屬超導(dǎo)體，高溫超導(dǎo)體的轉(zhuǎn)變溫度要高得多。然而，在很長(zhǎng)一段時(shí)間里，只有銅氧化物才會(huì)表現(xiàn)出高溫超導(dǎo)性，而人們對(duì)高溫超導(dǎo)的物理機(jī)制也一直未能取得共識(shí)。最近，物理學(xué)家制備出了一種鎳氧化物，它在低于9-15K的溫度下表現(xiàn)出明顯的超導(dǎo)跡象，卻反常地并沒(méi)有出現(xiàn)磁有序的跡象。這可能會(huì)徹底改變我們對(duì)銅酸鹽和類銅酸鹽系統(tǒng)的高溫超導(dǎo)性的理解。

撰文 | 二宗主

1 一種新型高溫超導(dǎo)體

對(duì)超導(dǎo)領(lǐng)域的研究來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)非常重要的發(fā)現(xiàn)。它的出現(xiàn)使得科學(xué)家開(kāi)始重新思考這些材料的電子結(jié)構(gòu)以及潛在的超導(dǎo)機(jī)制。接下來(lái)，將會(huì)有大量的理論和實(shí)驗(yàn)研究圍繞著這類新的材料展開(kāi)。

2 高溫超導(dǎo)機(jī)制是如何形成的？

在金屬材料中，當(dāng)電子間的排斥作用轉(zhuǎn)變成吸引作用時(shí)，金屬就會(huì)表現(xiàn)出超導(dǎo)性。在這種情況下，周圍原子對(duì)這些電子的電荷與自旋的反應(yīng)，會(huì)間接地導(dǎo)致電子配對(duì)。在足夠低的溫度下，這些成對(duì)的電子會(huì)凝結(jié)成超流體——一種沒(méi)有摩擦且電阻為零的物質(zhì)狀態(tài)。

在常規(guī)機(jī)制中，靠近電子的原子在空間上產(chǎn)生的位移會(huì)變成對(duì)另一個(gè)電子的吸引區(qū)。但是，一些理論研究表明，這種效應(yīng)應(yīng)該非常微弱，不足以解釋銅酸鹽的高溫超導(dǎo)性。因此有研究人員認(rèn)為，運(yùn)動(dòng)中的電子的自旋或許會(huì)導(dǎo)致銅酸鹽中的磁有序（magnetic order, 原子自旋的有序模式）發(fā)生偏差。

3 制備鎳氧化物超導(dǎo)體