圖片來源：勞倫斯·伯克利國家實驗室 |
室溫超導體——能夠完美導電的材料——仍然讓科學家們難以捉摸。目前，最接近的替代品是高溫臨界溫度 (Tc) 超導體。與超導金屬合金不同，後者必須保持在絕對零度以上幾度的範圍內才能顯示其無電阻電子流，而高溫超導體可以在約 77 開爾文的溫度下工作。但這兩種型別的超導體之間的區別不僅僅在於工作溫度。根據今天發表在《自然》雜誌上的一份報告，高溫超導體中的電子實際上與傳統超導體中的電子行為方式不同。
加州大學伯克利分校的薩穆斯·戴維斯與東京大學的內田慎一及其同事使用掃描隧道顯微鏡探測了 Bi-2212 的行為，Bi-2212 是一種高溫超導體，屬於 BSCCOs 化合物類。（BSCCOs 以其組成原子命名：鉍、鍶、鈣、銅和氧。）具體而言，該團隊研究了所謂的欠摻雜 Bi-2212 單晶，其框架晶格中的電子較少——或者說空穴較多。理論家們曾預測，這種材料可能會重組多餘的空穴，從而實現最低能量，使一些區域摻雜或超導，而另一些區域未摻雜或非超導。新的觀察結果證實了這一點。事實上，研究人員發現超導島漂浮在電子特性截然不同的背景海洋中，這些超導島的直徑僅為 3 奈米（見圖片）。相比之下，在傳統超導體中，導電電子雲非常均勻。戴維斯表示，新的觀察結果表明，即使採用現有最佳技術製造的單晶高溫超導體，仍然會表現出這種“顆粒狀超導性”。
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作者指出，他們的發現為“觀察欠摻雜氧化銅提供了一個新的且非常規的背景”。然而，他們無法區分可能控制材料行為的各種微觀機制。但正如荷蘭萊頓大學的揚·扎嫩在隨附的評論中指出的那樣，“像這樣的研究正在揭示這些神秘電子系統在奈米尺度行為方面的驚人多樣性。”