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5月21日，記者從南方科技大學(xué)獲悉，由薛其坤院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授何俊峰、南方科技大學(xué)副教授陳卓昱共同領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊，首次在鎳氧化物高溫超導(dǎo)薄膜中直接觀測到無節(jié)點超導(dǎo)能隙，并發(fā)現(xiàn)電子-玻色子耦合現(xiàn)象。相關(guān)研究成果于當(dāng)日發(fā)表在《科學(xué)》上。

據(jù)悉，這一發(fā)現(xiàn)為“超導(dǎo)能隙對稱性”和“超導(dǎo)配對機制”這兩個高溫超導(dǎo)核心問題提供了重要實驗證據(jù)，對深入理解高溫超導(dǎo)機理具有重要的科學(xué)意義，同時也是推動超導(dǎo)技術(shù)更廣泛應(yīng)用的基礎(chǔ)。

超導(dǎo)體中，電子兩兩“配對”，結(jié)伴而行。這種“配對”行為是超導(dǎo)現(xiàn)象的根本。然而，在高溫超導(dǎo)體中，電子為何配對、以何姿態(tài)配對，至今仍是物理學(xué)最大的謎團(tuán)之一。

“超導(dǎo)體中電子通過配對可以節(jié)省能量，所節(jié)省的這部分能量便是超導(dǎo)能隙?！标愖筷沤榻B，“我們可以把電子配對想象成跳雙人舞，而能隙的對稱性，就是它們的‘舞姿’?！?/p>

據(jù)介紹，傳統(tǒng)超導(dǎo)體能隙完全打開、沒有能隙為零的節(jié)點，屬于s波對稱性，而銅基高溫超導(dǎo)體長期被認(rèn)為存在節(jié)點，屬于d波對稱性。

“因此，能隙有沒有節(jié)點是判別高溫超導(dǎo)物理起源的關(guān)鍵指標(biāo)?！标愖筷沤榻B，此項研究首次在RP雙層鎳基高溫超導(dǎo)薄膜中給出了明確答案：其超導(dǎo)能隙沒有節(jié)點，更符合s波（或s±波）對稱性。

據(jù)悉，雖然同為高溫超導(dǎo)，鎳基超導(dǎo)和銅基超導(dǎo)在配對機制上或非完全一脈相承。

電子如何配對，是破解高溫超導(dǎo)之謎的另一關(guān)鍵。理論上，電子配對機制分兩類：一類無需媒介，一類則需要媒介傳遞。

“我們在費米能級以下約70 meV處捕捉到了一個典型‘能帶扭折’譜學(xué)信號，正是電子與某種玻色子發(fā)生耦合相互作用留下的‘指紋’。”陳卓昱介紹，“這證實了鎳基高溫超導(dǎo)中存在電子-玻色子耦合，提示其電子配對很可能是由某種媒介所促成?！?/p>

另悉，這一發(fā)現(xiàn)為解答電子如何配對提供了重要的實驗證據(jù)。目前，研究團(tuán)隊已經(jīng)通過這些“指紋”找到媒介留下的痕跡。下一步，確認(rèn)充當(dāng)配對媒介的玻色子究竟是什么，或?qū)⒊蔀樽罱K闡明高溫超導(dǎo)物理機制的關(guān)鍵所在。