美國(guó)能源部布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研究人員在17日出版的《自然》雜志上發(fā)表論文稱，銅氧化物的超導(dǎo)臨界溫度是由電子對(duì)密度——單位面積上的電子對(duì)數(shù)量決定的。這一結(jié)論對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的超導(dǎo)理論提出了挑戰(zhàn)。標(biāo)準(zhǔn)超導(dǎo)理論認(rèn)為，超導(dǎo)臨界溫度取決于電子對(duì)互動(dòng)情況。
　　認(rèn)清高溫超導(dǎo)機(jī)制有助于研發(fā)室溫超導(dǎo)材料，對(duì)超級(jí)計(jì)算機(jī)、磁懸浮交通系統(tǒng)、能源生產(chǎn)傳輸?shù)阮I(lǐng)域具有革命性意義。自1986年發(fā)現(xiàn)銅氧化物具有高溫超導(dǎo)特性以來，科學(xué)家一直在探索高溫超導(dǎo)體臨界溫度遠(yuǎn)高于常規(guī)超導(dǎo)體的原因。
　　布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室利用其專門設(shè)計(jì)的分子束外延系統(tǒng)，制作了2500多份鍶鑭銅氧系超導(dǎo)體樣品（LSCO）用于分析。一般來說，在對(duì)LSCO薄膜進(jìn)行工程改造過程中，需要添加鍶原子，這種摻雜會(huì)在氧化銅表層生成移動(dòng)電子對(duì)，使LSCO和其他通常為絕緣體的銅氧化物變成超導(dǎo)體。
　　而此次研究中，研究人員加大了鍶的添加量，遠(yuǎn)超誘發(fā)超導(dǎo)所需的摻雜水平。之前對(duì)過度摻雜的研究表明，隨著摻雜濃度增加，電子對(duì)的密度會(huì)降低，科學(xué)家將其歸因于晶格中的雜質(zhì)或電子序列紊亂的影響。
　　為尋找答案，此次研究人員運(yùn)用互感技術(shù)對(duì)LSCO工程薄膜進(jìn)行測(cè)試，建立了精確的電子對(duì)密度與超導(dǎo)臨界溫度間的線性關(guān)系：過度摻雜后，隨著摻雜劑的增多，電子對(duì)密度與超導(dǎo)臨界溫度不斷下降，直到電子對(duì)歸零，此時(shí)超導(dǎo)臨界溫度降至接近0開爾文。這一結(jié)果明顯有悖于過去對(duì)金屬和常規(guī)超導(dǎo)體的標(biāo)準(zhǔn)理解。
　　如果說電子對(duì)密度決定超導(dǎo)臨界溫度，那么銅氧化物的超導(dǎo)臨界溫度高的原因或許是其電子對(duì)較小。以前研究表明，銅氧化物的電子對(duì)明顯要小于常規(guī)超導(dǎo)體的電子對(duì)。什么原因?qū)е裸~氧化物的電子對(duì)較小，是研究人員下一步要解決的問題。