我科學(xué)家在鎳基高溫超導(dǎo)領(lǐng)域再獲突破

來源:新華網(wǎng) 2026-05-22 10:34 http://www.zlytsxxsbc.cn/

　　新華社深圳5月22日電（記者白瑜）中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)與南方科技大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)首次在鎳氧化物高溫超導(dǎo)薄膜中觀測到無節(jié)點(diǎn)超導(dǎo)能隙，并發(fā)現(xiàn)了電子-玻色子耦合現(xiàn)象。這是高溫超導(dǎo)機(jī)理研究領(lǐng)域的關(guān)鍵性突破。相關(guān)成果5月22日在線發(fā)表于國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》。

　　論文由薛其坤院士與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)何俊峰教授、南方科技大學(xué)陳卓昱副教授共同擔(dān)任通信作者。

　　這一發(fā)現(xiàn)為“超導(dǎo)能隙對稱性”和“超導(dǎo)配對機(jī)制”這兩個(gè)高溫超導(dǎo)關(guān)鍵問題提供了重要實(shí)驗(yàn)證據(jù)。超導(dǎo)體里，電子兩兩“配對”，結(jié)伴而行。然而，電子為什么愿意配對、以什么姿態(tài)配對，至今仍是物理學(xué)最大的謎團(tuán)之一。為破解這個(gè)謎，科學(xué)家盯住了兩個(gè)重要問題：

　　第一個(gè)問題是：電子以什么姿態(tài)配對？超導(dǎo)體中，電子通過配對可以節(jié)省能量。節(jié)省的這部分能量就是超導(dǎo)“能隙”。我們可以把電子配對想象成跳雙人舞，而能隙的對稱性，就是它們的“舞姿”。傳統(tǒng)超導(dǎo)體的電子跳的是“圓舞曲”（s波對稱性），能隙處處不為零；而銅基高溫超導(dǎo)體的電子跳的則是“探戈”（d波對稱性），在某些特定的方向上，能隙變?yōu)榱肆?mdash;—可以想象成在這些方向上電子會“松手”，物理上將能隙零點(diǎn)稱為“節(jié)點(diǎn)”。這項(xiàng)研究首次在RP雙層鎳基高溫超導(dǎo)薄膜中給出了明確答案：其超導(dǎo)能隙沒有節(jié)點(diǎn)，電子們跳得更像是“圓舞曲”。這意味著，鎳基超導(dǎo)和銅基超導(dǎo)在配對機(jī)制上并不是完全一脈相承。

　　第二個(gè)問題是：電子牽手有沒有“中間人”？電子本身都帶負(fù)電，理應(yīng)互相排斥。研究團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中捕捉到了一個(gè)關(guān)鍵的譜學(xué)信號——“能帶扭折”。這就像一條原本平滑的電子能量曲線上，突然出現(xiàn)了一個(gè)明顯的拐點(diǎn)。這個(gè)出現(xiàn)在特定位置的拐點(diǎn)，正是電子與某種玻色子發(fā)生耦合相互作用留下的“指紋”。這證實(shí)了鎳基高溫超導(dǎo)中存在電子-玻色子耦合，強(qiáng)烈提示其電子配對很可能是由“中間人”促成的。

　　研究人員表示，這一突破為深入理解高溫超導(dǎo)機(jī)理奠定了關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，并有望推動超導(dǎo)技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

原標(biāo)題：我科學(xué)家在鎳基高溫超導(dǎo)領(lǐng)域再獲突破

責(zé)任編輯：曾少林