美科學家發現贗能隙或是高溫超導體的新相位

據7月15日《自然》雜志報道，通過多年的觀察，美國紐約州立大學賓漢姆頓學院物理學家邁克爾·勞勒和同事找到了解開高溫超導領域所謂“贗能隙”現象的關鍵“鑰匙”。“贗能隙”或許是高溫超導物質的另外一個相位（phase）。新發現或將推進室溫超導研究的發展。
　　高溫超導是指材料在某個相對較高的臨界溫度，電阻突降至零。科學家一直認為，超導體只能在極低的溫度下才能導電，然而，1986年科學家發現了第一種高溫超導材料——鑭鋇銅氧化物。自那以后，銅基超導材料成為全世界物理學家的研究熱點。
　　高溫銅氧化物超導體的一個長久未解之謎是“贗能隙”。“贗能隙”自從1989年被發現后，有關它的起源以及與超導之間的關系就一直是研究高溫超導機理問題的核心。
　　所謂“贗能隙”現象，是指低能電子激發在高溫超導物質中消失的現象，一種經歷過這種罕見現象的物質將變得相當絕緣，但是，在其他方面卻同超導體一樣。因為這種現象可以在室溫下發生，科學家相信，超導性可能也可以在室溫下存在，因此，解決贗能隙與超導的關系，可以促進室溫超導領域的發展。
　　勞勒同康奈爾大學、布魯克海文國家實驗室以及日本、韓國等實驗室的物理學家攜手，對多年來所研究的高溫超導體Bi2Sr2CaCu2O8＋δ（Bi2212）收集到的關鍵數據進行了分析；另外，康奈爾大學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單個原子的活動。
　　邁克爾·勞勒團隊發現，在該高溫超導物質內部，每一個二氧化銅晶胞內兩個相鄰氧原子的電子狀態完全不同，并在該物質電子結構內發現了一個被破壞了的對稱。
　　他們將這一非對稱電子狀態與棒狀聚合物進行了比較。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，而在溫度更低時，所有的棒都指向一個方向，與此同時，這些棒能夠像氣體或者液體一樣四處移動，物理學家將這一物質狀態稱為向列相（nematic phase）。在這個相位下，棒的組織結構同研究人員在與贗能隙相關的電子狀態內觀察到的一樣，也就是說，贗能隙與向列相非常接近。