破解高温超导之谜

扫描隧道显微镜下铋超导化合物的鲜明棋盘图样。研究者认为这个图样反映了电荷密度波的存在。图片来源/Doug Wise, Kamalesh Chatterjee and Michael Boyer, MIT

研究者们正在就绝对零度以上30开尔文的超导体进行研究，该研究由物理学副教授艾瑞克哈德森主持。如果能在室温环境下获得超导体，它将有无穷广阔的应用前景。

哈德森的团队正在关注物质略高于其超导临界温度的状态。这种状态即赝隙，尽管至今对其了解甚少，但是物理学家们一直相信，分析赝隙对理解高温超导十分关键。

哈德森他们的最新研究成果在线发布于6月6日的自然物理上，他们提出赝隙并不像之前理论所说的是超导状态的前兆，而是与之对立竞争的状态。

如果真的这样，那么物理学家将完全改变对超导的看法，哈德森如是说。

“如果你想解释高温超导，并且把赝隙看作是前兆，那么这两者都要解释。把赝隙看作是对立竞争状态，那么我们就能专心研究超导了。”

研究者们研究了铋化合物的多个高温超导样本，每个样本的掺杂水平不同（即氧原子个数不同，这些氧原子能改变材料的电性），这些掺杂影响着材料的超导和赝隙属性。

“我们研究了大量的样本，结果都指向一个合理的解释，电荷密度波。”哈德森说。

其他人也提出过赝隙属于电荷密度波的说法，但是这是第一次系统的分析“棋盘”图样。该图样在用扫描隧道显微镜对实验材料进行扫描时获得。掺杂水平和“棋盘”图样的相关性是对电荷密度波的有力证据。哈德森如是说。

“如果赝隙真的是电荷密度波，那将是一个非常非常重大的发现。因为人们在过去几十年里都在寻求这个问题的答案。”他说。

本文的主要作者是研究生威廉怀斯。其他作者包括麻省的研究生麦克泊伊尔、卡玛雷士卡特基、博士后王亚愚和前博士后近藤武。