每一根標準電纜，每一根電線，每一個電子設備都有一定的電阻。然而有一種超導材料能夠在電阻為零的情況下傳導電流——至少在非常低的溫度下。找到一種在室溫下表現得像超導體的材料，將是一項具有難以置信的概念和技術重要性的科學突破。它可能會帶來廣泛的新應用，從懸浮列車到醫學的新成像技術。尋找高溫超導體極其困難，因為許多與超導有關的量子效應還沒有被很好地理解。固體物理學教授Bariic用銅酸鹽進行實驗，一個類材料的行為作為一個超導體在記錄溫度高達140 k在環境壓力。Bariic現在和同事們想出一套引人注目的成果和新見解深刻改變我們思考的方式這些複雜的材料和高溫超導，高溫超導現象已經徹底研究了幾十年，但是沒有人破解問題。
博科園-科學科普：相當多的材料在接近絕對零度的溫度下表現出超導行為，我們理解為什麼在其中一些材料中會發生這種情況。但真正的挑戰是理解銅酸鹽的超導性，這種狀態在高溫下仍然存在。一種在室溫下表現得像超導體的材料將成為固態物理學的聖杯——我們離這一目標越來越近了。Bariic和同事們已經表明，有兩種不同類型的電荷載體在銅酸鹽，並暗示超導至關重要的是取決於他們之間微妙的關係。其中一些電荷是局域的——這些載流子中的每一個都位於特定的原子集合中，只有在材料受熱時才能移動。其他載流子可以移動，從一個原子跳到另一個原子。最終成為超導的是移動電荷，但超導性也只能通過考慮不移動的載流子來解釋。
研究不同的銅酸鹽，圖片：Vienna University of Technology移動和固定電荷載體之間的相互作用，控制系統的特性。顯然固定電荷起著粘合劑的作用，將移動電荷對粘合在一起，形成所謂的庫珀對，這是經典超導體背後的基本思想。一旦電荷載流子成對，就可以變成超導的，這種材料可以零電阻地傳輸電流。這意味著為了獲得超導性，必須有一個微妙的平衡移動和不移動的電荷載體。如果局部充電站太少，那麼就沒有足夠的「膠水」來匹配移動充電站。另一方面，如果移動充電運營商太少，那麼「膠水」就無法配對。在這兩種情況下，超導要麼減弱，要麼完全停止。在最佳的中間地帶，超導性在非常高的溫度下仍然存在。很難理解移動和靜止電荷之間的平衡是隨著溫度或摻雜的變化而逐漸改變。
用銅酸鹽做了很多不同的實驗，收集了大量的數據。最後，現在可以為銅酸鹽的超導性提出一個全面的現象學圖景。最近在《科學進展》上發表了他的發現，證明超導性也以一種漸進的方式出現。這是朝著理解銅酸鹽的目標邁出的重要一步，並為尋找新的、甚至更好的超導體提供了一種方法。如果能夠製造出即使在室溫下也能保持超導體的材料，這將對技術產生深遠的影響。可以製造幾乎不消耗任何能源的電子設備。利用超強超導磁體，可以建造懸浮列車，這樣就可以實現廉價、超高速的交通。Neven Barisic說：我們還沒有接近這個目標，但對高溫超導的深入理解將為實現這一目標鋪平道路，相信我們現在已經朝著這個方向採取了若干重要步驟。
對扭曲的雙層石墨烯施加壓力，將其推到一起，將材料從金屬轉變為超導體。圖片：Ella Maru Studio博科園-科學科普｜研究/來自: 維也納科技大學參考期刊文獻:《Science Advances》,《Quantum Materials》,《Nature Communications》DOI: 10.1126/sciadv.aau4538DOI: 10.1038/s41535-018-0115-2DOI: 10.1038/s41467-018-06707-y博科園-傳遞宇宙科學之美