科学家们成功地观察到了超导性的关键特征，其温度远高于之前的预期。这一发现有可能为室温超导铺平道路，从而显着提高能源效率并开发更小、更强大的电子设备。
在意想不到的高温下观察到电子对的形成
研究小组专注于铜酸盐，这是一种层状铜基晶体，称为钕-铈-铜氧化物（Nd2-xCexCuO4） 。这种材料被归类为传统超导体，通常仅在低于 25 开尔文（约 -248 摄氏度）的温度下才表现出超导性。然而，研究人员却有了惊人的发现。即使在远高于传统超导转变温度的 140 开尔文（约 -133 摄氏度）的温度下，电子配对也能保持。
为了理解这一发现的意义，我们需要更深入地研究超导机制。在超导状态下，电子成对并同步移动，导致电阻为零。传统理论认为，这种电子配对只有在极低的温度下才有可能。然而，这项研究表明电子配对可能会在意想不到的高温下发生。
斯坦福大学物理学家徐克军用一个有趣的类比来解释这一现象。 “电子对告诉我们它们已经准备好超导，但有些东西阻止了它们这样做。也就是说，电子已经准备好形成对，但还没有完全超导，缺少一些导致这种状态的因素。” 。
这一发现不仅仅具有学术意义。这可能为设计在更高温度下工作的超导体开辟新途径。当前超导技术的最大障碍是需要大型、昂贵的冷却设备来维持极低的温度。如果能够开发出在更高温度下工作的超导体，这一障碍可能会大大减少。
研究团队进行了精密实验，进一步阐明了电子对形成的机制。他们使用了一种用紫外线照射样品并测量发射电子能量的方法。当电子成对时，它们的喷射量会稍微减少，这种现象被称为“能隙”。令人惊讶的是，这种能隙在温度高达 150 开尔文时仍持续存在。
更有趣的是，这种配对在最绝缘的样本中观察到最为强烈。这表明超导性和绝缘体的性质可能比以前认为的更密切相关。
斯坦福大学沉志勋教授对这一研究成果的未来潜力评价如下： “我们的发现开辟了一条潜在丰富的新途径。我们希望在未来研究这种配对间隙，并用它以新的方式设计超导体。”沉教授计划通过进一步的实验和材料操纵来探索同步非干扰电子对的方法。
这项研究不仅加深了对超导体的基本理解，而且有可能在未来彻底改变广泛的技术领域。例如，如果有可能开发出 100% 节能的电子设备，这可能会导致更小、更强大的技术的实现。此外，各种应用也是可能的，例如提高电网效率、磁悬浮列车投入实际使用，甚至提高量子计算机的性能。
然而，研究人员仍保持谨慎态度。他们指出，实现室温超导还有很长的路要走，而且进展可能是渐进的。尽管这一发现是向前迈出的重要一步，但还需要进一步的研究和创新来实现完全的室温超导。
这一发现为设计在更高温度下工作的超导体提供了一条新途径。研究人员计划更详细地研究这种配对间隙，以获得以新方式设计超导体的见解。他们还计划探索操纵材料以使这些不相干对同步的方法。
参考
科学：电子掺杂铜酸盐中的异常正常态带隙
SLAC：研究人员观察到超导体铜酸盐中“锁定”的电子对
研究总结
在欠掺杂的n型氧化铜Nd2-xCexCuO4中，长程反铁磁有序重新排列费米表面，形成具有小费米口袋的反铁磁金属。 利用角分辨光电子能谱，我们在欠掺杂区的大范围内观察到比反铁磁能隙小一个数量级的反常能隙，并发现它与最佳掺杂区的超导能隙平滑连接。 通过同时考虑所有已知的排序趋势和相图，我们假设欠掺杂 n 型铜酸盐中的正常间隙源自库珀对。 正常态间隙的高温表明，n 型铜酸盐可能能够实现与 p 型铜酸盐相当的高转变温度。
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