藉助短波紅外激光脈衝的幫助,研究人員首次成功地製成室溫下的陶瓷超導體——儘管其維持的時間僅有數百萬分之幾微秒。一個由德國馬克斯普朗克物質結構與動力 學研究所參與的國際小組近期在《自然》雜誌上報道了他們的此項工作。研究組相信這一現象背後的原理是:激光脈衝導致晶體晶格中的單個原子發生短暫變動,從 而導致超導性的產生。這項成果將有望幫助現有低溫超導材料實現在高得多的溫度條件下實現超導性,因此擁有廣泛應用前景。

  起初,科學家們發現少數幾類金屬在溫度僅稍高於絕對零度的超低溫環境下顯示超導性。之後到了20世紀80年代,物理學家們發現了一種新的陶瓷材料,其可以在零下200攝氏度左右的環境下實現超導性,也因此被稱作“高溫超導體”。這些陶瓷材料其中有一種是釔鋇銅氧化物(YBCO)。這是一種最有前景的超導材料,未來或可應用於超導電纜,馬達以及發電機等設備。

  釔鋇銅氧化物的晶體具有一種非常特殊的結構:雙層氧化銅分子層與一層稍厚一些的鋇、銅、氧原子中間層交互疊加構成晶體。這種材料的超導性便來自其中的雙層氧化銅分子層。電子可以在這裏結合形成所謂“庫珀對”(Cooper pairs)。 這種電子對可以在不同層之間穿越,這就意味着這些電子對能像鬼魂一樣穿越層面不受阻擋——這是一種典型的量子現象。然而這種晶體結構也只有在低於“臨界溫 度”的情況下才會顯示超導性,因爲只有在這樣的條件下電子纔會形成庫珀對,並且不僅僅在雙層氧化銅分子層內穿越,而且還能穿越更厚的中間層。而當溫度高於 臨界溫度時,這種電子的庫珀對便消失了,這種材料也就變回一種導電性很差的金屬合成材料。

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