美科學(xué)家發(fā)現(xiàn)贗能隙或是高溫超導(dǎo)體的新相位

據(jù)7月15日《自然》雜志報(bào)道，通過(guò)多年的觀察，美國(guó)紐約州立大學(xué)賓漢姆頓學(xué)院物理學(xué)家邁克爾·勞勒和同事找到了解開(kāi)高溫超導(dǎo)領(lǐng)域所謂“贗能隙”現(xiàn)象的關(guān)鍵“鑰匙”。“贗能隙”或許是高溫超導(dǎo)物質(zhì)的另外一個(gè)相位（phase）。新發(fā)現(xiàn)或?qū)⑼七M(jìn)室溫超導(dǎo)研究的發(fā)展。
　　高溫超導(dǎo)是指材料在某個(gè)相對(duì)較高的臨界溫度，電阻突降至零。科學(xué)家一直認(rèn)為，超導(dǎo)體只能在極低的溫度下才能導(dǎo)電，然而，1986年科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第一種高溫超導(dǎo)材料——鑭鋇銅氧化物。自那以后，銅基超導(dǎo)材料成為全世界物理學(xué)家的研究熱點(diǎn)。
　　高溫銅氧化物超導(dǎo)體的一個(gè)長(zhǎng)久未解之謎是“贗能隙”。“贗能隙”自從1989年被發(fā)現(xiàn)后，有關(guān)它的起源以及與超導(dǎo)之間的關(guān)系就一直是研究高溫超導(dǎo)機(jī)理問(wèn)題的核心。
　　所謂“贗能隙”現(xiàn)象，是指低能電子激發(fā)在高溫超導(dǎo)物質(zhì)中消失的現(xiàn)象，一種經(jīng)歷過(guò)這種罕見(jiàn)現(xiàn)象的物質(zhì)將變得相當(dāng)絕緣，但是，在其他方面卻同超導(dǎo)體一樣。因?yàn)檫@種現(xiàn)象可以在室溫下發(fā)生，科學(xué)家相信，超導(dǎo)性可能也可以在室溫下存在，因此，解決贗能隙與超導(dǎo)的關(guān)系，可以促進(jìn)室溫超導(dǎo)領(lǐng)域的發(fā)展。
　　勞勒同康奈爾大學(xué)、布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室以及日本、韓國(guó)等實(shí)驗(yàn)室的物理學(xué)家攜手，對(duì)多年來(lái)所研究的高溫超導(dǎo)體Bi2Sr2CaCu2O8＋δ（Bi2212）收集到的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析；另外，康奈爾大學(xué)提供的掃描隧道顯微鏡，讓研究人員能夠觀察到很大范圍內(nèi)單個(gè)原子的活動(dòng)。
　　邁克爾·勞勒?qǐng)F(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，在該高溫超導(dǎo)物質(zhì)內(nèi)部，每一個(gè)二氧化銅晶胞內(nèi)兩個(gè)相鄰氧原子的電子狀態(tài)完全不同，并在該物質(zhì)電子結(jié)構(gòu)內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一個(gè)被破壞了的對(duì)稱。
　　他們將這一非對(duì)稱電子狀態(tài)與棒狀聚合物進(jìn)行了比較。普通原子一般只有固體、液體和氣體三種相位，而棒狀聚合物擁有更多的相位：在高溫下處于氣體狀態(tài)，而在溫度更低時(shí)，所有的棒都指向一個(gè)方向，與此同時(shí)，這些棒能夠像氣體或者液體一樣四處移動(dòng)，物理學(xué)家將這一物質(zhì)狀態(tài)稱為向列相（nematic phase）。在這個(gè)相位下，棒的組織結(jié)構(gòu)同研究人員在與贗能隙相關(guān)的電子狀態(tài)內(nèi)觀察到的一樣，也就是說(shuō)，贗能隙與向列相非常接近。