http://www.physorg.com/news189798601.html
By Kelen Tuttle, April 6, 2010
(PhysOrg.com) -- 根據本週由史丹佛材料與能源科學研究所（由 SLAC 國家加速器實驗室與史丹佛大學共同組成）的科學家發表在 Nature Physics 線上版的研究，超導體，這種驚奇材料能在沒有任何阻礙或能量喪失的情況下傳輸電子，顯然比先前所認為的還要複雜。
這項研究提出高溫超導體如何運作的新理解，其潛在應用包含設計出能在室溫下或接近室溫下作用的新超導體。從電子裝置到傳遞能量效率極高的智慧電網，每樣事物都將能看見它們的蹤跡。（下面一段超導體歷史略譯）
"高溫超導體是今日現代物理學中尚未解決的最重要問題之一，" SIMES 主任與論文共同作者 Zhi-Xun Shen（沈志勛）。
當傳統超導體達到一臨界溫度（稱為 Tc）後，電子不但開始克服它們彼此相互排斥的偏好，並開始成對，喜歡與其他電子對合作。當這些相連的電子二重唱聯繫形成「同調運動（coherent motion）」時，所有的電子對同步移動，十分類似舞會中聽著同樣音樂跳著相同舞步的佳偶，它們毫不費力地流過材料。科學家透過偵測電子能譜（那反應出電子成對優勢）中的能隙，率先理解這件事。
十年前，科學家在溫度高於超導電閾值 Tc 的高溫超導體中發現一種可堪比擬的「虛能隙（pseudogap）」，科學家原本也認為與成對電子有關。在此能隙中，科學家提出理論：雖然電子對形成了，不過它們靜伏不動（lie dormant）；舞者已經準備好了，但音樂仍未開始。
然而由 SIMES 研究者 Makoto Hashimoto（橋本誠）與 Rui-Hua He（何瑞華，音譯）所領導的實驗指出，電子對模型無法描述新近高溫超導體中所發生的事。
"在 2006 年，我們的小組發表一篇論文（doi: 10.1126/science.1133411）指出：有二類截然不同的能隙，" 他說。"這項更加新近的研究提出一個決定性的論點：這裡涉及到二種不一樣的機制。"
研究者將 SLAC 之史丹佛同步加速輻射源的 X 光束瞄準高溫超導體以揭露該材料的電子結構並探索虛能隙的本質。他們在追獵可在傳統超導體中看見的電子成對證據 -- 以所謂的「電子--電洞對稱（electron-hole symmetry）」的形式；如果這出現在虛能隙中，那麼通往甚至更高溫之超導體的設計，將會是使電子對共舞而非靜伏。
但這不是研究者們所找到的；在明亮的 X 光束下，高溫超導體明顯呈現出缺乏能夠洩露祕密的對稱 -- 也因而沒有所謂的電子成對現象。這指出，電子對並沒有靜伏在那裡，而是它們根本不存在！
研究者斷定，電子並不會在這個溫度範圍內成對，它們反而以波的方式傳遞；他們在 SSRL 所觀察到的是電子密度（electron density，電子濃度）的波峰與波谷。電子以密度波（density wave）傳遞的傾向也許與它們成對的努力相抗衡，這指出科學家將需要不一樣的方法才能創造出室溫超導體。
"這是一個非常困難的問題，不過也是一個得解決的重要問題，" Hashimoto 說。"我們仍清楚密度波的細節，不過透過將我們研究擴展到不同的材料，我們現在試圖去理解它。"
一旦研究者更了解電子如何在高溫超導體中傳遞，他們就能開始嘗試設計甚至在更高溫下都具有超導性的材料。到目前為止，高溫超導體都是「意外的發現（serendipity）」。對於電子如何在高溫超導體中傳遞的健全理解，也許能讓研究者從頭設計出新超導體，為每種應用訂定最有用的溫度範圍。
"如果我們能找出製造超導體的精妙配方，" SIMES 的共同副主任以及論文共同作者 Tom Devereaux 表示，"我們就能夠為了人類健康、通訊與能源傳輸以及加速器技術等重要應用，開始設計它們。"
※ 相關報導：
＊ Particle–hole symmetry breaking in the pseudogap state of Bi2201
http://www.nature.com/nphys/journal/v6/n6/abs/nphys1632.html
Makoto Hashimoto, Rui-Hua He, Kiyohisa Tanaka,＊ 探索新超導體：無聲子的超導性
Jean-Pierre Testaud, Worawat Meevasana, Rob G. Moore,
Donghui Lu, Hong Yao, Yoshiyuki Yoshida, Hiroshi Eisaki,
Thomas P. Devereaux, Zahid Hussain, Zhi-Xun Shen
Nature Physics 6, 414-418 (4 April 2010)
doi: 10.1038/nphys1632
＊ 新鐵砷化合物中的非傳統超導性
＊ 科學家在鐵基超導體的親代中發現「電子液晶態」
＊ 物理學家提供鐵氮族化合物的新理論
＊ 超導氫？
＊ 量子波動為超導體中的關鍵
＊ 應用到大型物體運動的量子力學理論
＊ 控制光與物質間的交互作用
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