我科學家在鎳基高溫超導領域再獲突破

中國科學技術大學與南方科技大學研究團隊首次在鎳氧化物高溫超導薄膜中觀測到無節點超導能隙，並發現了電子-玻色子耦合現象。這是高溫超導機理研究領域的關鍵性突破。相關成果5月22日在線發表於國際學術期刊《科學》。

論文由薛其坤院士與中國科學技術大學何俊峰教授、南方科技大學陳卓昱副教授共同擔任通信作者。

這一發現為「超導能隙對稱性」和「超導配對機制」這兩個高溫超導關鍵問題提供了重要實驗證據。超導體裏，電子兩兩「配對」，結伴而行。然而，電子為什麼願意配對、以什麼姿態配對，至今仍是物理學最大的謎團之一。為破解這個謎，科學家盯住了兩個重要問題：

第一個問題是：電子以什麼姿態配對？超導體中，電子通過配對可以節省能量。節省的這部分能量就是超導「能隙」。我們可以把電子配對想像成跳雙人舞，而能隙的對稱性，就是它們的「舞姿」。傳統超導體的電子跳的是「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，能隙變為了零——可以想像成在這些方向上電子會「鬆手」，物理上將能隙零點稱為「節點」。這項研究首次在RP雙層鎳基高溫超導薄膜中給出了明確答案：其超導能隙沒有節點，電子們跳得更像是「圓舞曲」。這意味着，鎳基超導和銅基超導在配對機制上並不是完全一脈相承。

第二個問題是：電子牽手有沒有「中間人」？電子本身都帶負電，理應互相排斥。研究團隊在實驗中捕捉到了一個關鍵的譜學信號——「能帶扭折」。這就像一條原本平滑的電子能量曲線上，突然出現了一個明顯的拐點。這個出現在特定位置的拐點，正是電子與某種玻色子發生耦合相互作用留下的「指紋」。這證實了鎳基高溫超導中存在電子-玻色子耦合，強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機理奠定了關鍵實驗基礎，並有望推動超導技術的廣泛應用。

（來源：新華社）