http://www.physorg.com/news114963524.html
November 22, 2007
將近一世紀之前，荷蘭物理學家 Kamerlingh Onnes 發現，將溫度降到接近絕對零度時，某些金屬能變成完美的電導體。一旦開始，它們的電子能永恆流動。
電子如何經過整頓以產生這種行為，在 1957 年之前一直都是個謎，當時，理論物理學家 John Bardeen、Leon Cooper 與 Robert Schrieffer 揭開他們超導性 BCS 理論（以三人姓氏字首為名）的面紗。該理論證實超導電電子會形成偶對，現在稱為古柏對（Cooper pairs，古柏偶對），使它們與其他電子對的運動，與平滑且無限地流動相關（根據 Wikipedia：BCS 理論認為：晶格的振動，稱為聲子(Phonon)，使自旋和動量都相反的兩個電子組成動量為零的庫珀對，稱為電聲子交互作用，所以根據量子力學中物質波的理論，庫珀對的波長很長以至於其可以繞過晶格缺陷雜質流動從而無阻礙地形成電流。）
Cooper 現在是 Brown 大學 Thomas J. Watson 資深科學教授，繼續要跟他同事再為這項研究贏一次諾貝爾獎（譯註：Cooper，1972 年諾貝爾物理學獎桂冠）。
現在，在 BCS 理論五十週年之際，Brown 物理學家，現在又添加了一項令人吃驚結果到他們著名同事所創造出來的科學準則當中。在一篇刊載於 Science 的新研究中，他們證實 Cooper pairs 不只會形成超導體，也能夠形成它們的相反面：電的絕緣體。
"我們的發現相當違反直覺，" James Valles 說，他是 Brown 物理教授，領導此一研究。"形成 Cooper pairs 不只是零阻力超導電性的源由，也有可能是全然將電流阻斷的起因。"
Michael Stewart 是 Brown 物理系畢業生，這篇論文的第一作者。Stewart 因為懷疑而開始這項研究。他曾見過某些科學論文暗示 Cooper pairs 在某些狀態下會以電的絕緣體存在。Stewart 決定要測試這個非正統構想。"我已經將我的錢砸下去了，" 他說，"而答案是「不」。"
為了要在他的實驗中創造一個絕緣體，Stewart 選擇鉍，一種稀有金屬，在加厚的時候會成為優良的超導體，而在變薄時則會成為卓越的絕緣體。Stewart 轉而求助 Jimmy Xu，Brown 工程與物理學教授而且也是奈米技術研究先鋒，為這種特殊實驗薄片創造出一種模板。
Xu 提供一種有洞的蜂巢狀模板，洞量起來直徑只有 50 奈米。當塗上一層超薄的鉍塗層，那只有 4 個原子寬，並冷卻到超低溫度時，這種材料能被轉變成超導體或絕緣體其中一種。當這種材料行為像絕緣體且研究者施加一磁場時，研究者偵測到遮掩不了的電流改變，這宣告了 Cooper pairs 的存在。
當團隊發現 Cooper pairs 在超導體與絕緣體都會出現時，他們相信它們在每種實例中舉止都不相同。在超導體中，偶對會與其他偶對連在一起，並以線性方式移動，從而創造出不停流動的電流。想想 conga（康加舞）的行列。不過在絕緣薄片中，研究者相信 Cooper pairs 獨秀舞技。想想看一對舞者在大舞池上翩翩起舞。
他們測試材料上面的洞是關鍵（clincher），Valles 與 Stewart 說，能讓他們偵測電子對。"Cooper pairs 形成，不過停留在這些隔離的漩渦中，" Stewart 說。"因為有那些，故偶對無法繼續進行直線般的流動。"
這些發現亦能幫助研究者了解超導性的的限制，而且或許促使他們創造出絕緣（insulated，也有隔熱的意思）導線，那能夠導電而不會變熱。
"This very interesting result reminds us that unexpected, important discoveries await if we continue to look," Cooper 說。
※ 相關報導：
＊ Superconducting Pair Correlations in an Amorphous Insulating Nanohoneycomb Film
http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/318/5854/1273
M. D. Stewart, Jr., Aijun Yin, J. M. Xu, James M. Valles, Jr.＊ 日本開發導電水泥 能取代稀有金屬
Science 23 November 2007: Vol. 318. no. 5854, pp. 1273 - 1275
DOI: 10.1126/science.1149587
＊ 矽，也能成為超導體！
＊ 科學家首次以超導匯流排連接量子晶片
＊ 「聲子電腦」可利用「熱」來處理資訊
＊ 科學家利用電場旋轉電子的自旋
＊ 在高壓電場中水會形成「漂浮水橋」
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＊ 「受困彩虹」是未來運算的曙光？
＊ 科學家觀測到普適態
＊ 研究者證實新型電子波確實存在
＊ 「波」移到北京還是「波」
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＊ 微笑吧！質子，你上鏡頭了！
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格致中學高溫超導賽奪金 吳茂昆籲申請專利
中央社 2007-11-18
（中央社記者何宏儒高雄市十八日電）發揮創意，小兵也可以立大功。格致中學團隊今天以「消防自動噴氣灑水滅火系統」作品勇奪「2007高中生高溫超導磁浮創意競賽」金牌。中研院院士吳茂昆對作品深表讚許，他建議，學生為作品申請專利。
吳茂昆是這項創意競賽的創辦人。他表示，該參賽作品充分發揮高溫超導體原理，又導入特殊創意，讓人印象深刻。更重要的是，該團隊並非只是突發奇想，而且還「真的做出來了」。他說，該項作品奪金，獲決審會議一致通過，他建議得獎學生可以為作品申請專利。
「消防自動噴氣灑水滅火系統」跟一般建築物消防灑水系統概念差不多，不同的是，它以高溫超導體的冷卻機制「液態氮」為原料，運用其遇熱、遇冷對磁鐵不同吸附能力原理，來控制消防灑水閥的啟閉，以達到灑水滅火的效果。
現在念高三的格致中學團隊隊長蔡承達說，一般地下室或停車場消防灑水系統，每次使用後都要更換鋼瓶、補充原料，相當不方便。該團隊除改以「液化氮」為原料，運用高溫超導特性來控制灑水閥啟閉，並且設置「液化氮」自動補充機制，使用之後不需一再填料。
「動腦發揮創意之後，只要不怕困難地實做，最後一定會成功。」格致中學隊長蔡承達在頒獎典禮上說出過去8個月參賽歷程最大的體會。
他說，參賽期間，從事自動控制工程工作的父親不但提供專業知識，而且很多零件都是父親義務贊助的。他對於獲頒的3萬元獎金，與另外4位成員平分之後，還可以對父親「部分回饋」，感到相當開心。
◆ 高溫超導創意賽 鳳新高中奪銀
林宏聰／高縣報導 中國時報 2007.12.01
高雄縣鳳新高中學生利用高溫超導體磁浮原理，發想出船舶靠岸固定系統、滅火器輸送軌道以及超導體義肢等實用設計，參加國科會「高溫超導創意磁浮競賽」，拿下銀牌獎與吳茂昆院士特別獎。
就讀3年12班的陳冠霖，參賽時由於祖母車禍摔斷左腳，見她行動不便，於是和合作同學討論，將競賽主題高溫超導體運用在義肢設計上。
組長魏旻良表示，他們的作品運用高溫超導的鎖磁力和反磁力，驅動義肢膝關節與踝關節，模擬人類行走的樣子，最後拿下吳茂昆院士特別獎。魏旻良表示，實驗過程中並不順利，因為磁力驅動的效果不佳，無法達到他們要求的移動結果。但比賽時吳茂昆院士對他們將物理原理運用在日常生活中相當讚許，將特別獎頒給他們。
同組的同學不好意思地說，比賽時他們不小心摔壞2塊昂貴的高溫超導體，以1塊單價新台幣5萬元計算，他們當場「丟」了10萬元，讓主辦單位好心疼。
就讀社會組的王昶淵帶領「乎你火花」隊，研發出自動滅火裝置，利用溫度探測器偵測火警，然後利用高溫超導磁浮原理，驅動滅火裝置，也同獲吳茂昆院士特別獎。
獲得銀牌獎的同學利用鎖磁力與反磁力原理，設計出船舶停靠裝置，牽引船舶靠岸更加平穩，獲得評審肯定。
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