晶界阻礙高溫超導體內電流流動

美國佛羅里達大學物理學教授彼得·赫希菲爾德和5位其他機構的研究人員表示，晶界（grain boundaries）是阻礙高溫超導體內電流流動的原因。相關文章刊登在《自然·物理》雜志網站上。     
　　當20世紀80年代末首次發現高溫超導體后，科學家便認為高溫超導體將給人類帶來效率極高的磁懸浮列車和其他革命性的技術。然而，科學家的預期并沒有得以實現。在題為“晶界如何限制高溫超導體內超導電流”的文章中，赫希菲爾德和同事首次精確地闡述了陶瓷高溫超導體的原子結構是如何阻礙電流流動的。
　　高溫超導陶瓷導線由一排排原子組成。然而，在排列時，每排原子間存在著微小的晶格歪斜。這如同一張方格紙與另一張方格紙疊加時，縱橫線沒有完美對齊那樣。在原子排相交的地方，電荷會出現堆積團，從而阻斷電流的自然流動。超導體中分離原子排的晶界阻擾電流的觀點，首次恰當地表述了超導體難以實現其潛能這一困擾實驗物理學家20多年的現象。   
　　在研究中，赫希菲爾德和同事的主要貢獻是構思和創立了與觀察非常吻合的數學模型。他表示，他們獲得了抽象化的單晶界理論模型，該模型能夠應用于所有這樣的晶界結構。   
　　赫希菲爾德同時表示，雖然他們的理論模型為研究人員解釋過去和未來的實驗結果提供了更好的手段，但是該模型卻不能幫助找到消除晶界阻礙電流流動的途徑。然而，研究人員希望他們的模型在今后能夠促使人們開發出晶界限制性小些的高溫超導體，從而讓人們朝著實現超導體潛能的方向更進一步。