图片来源：劳伦斯·伯克利国家实验室 |
室温超导体——能够完美导电的材料——仍然让科学家们难以捉摸。目前，最接近的替代品是高温临界温度 (Tc) 超导体。与超导金属合金不同，后者必须保持在绝对零度以上几度的范围内才能显示其无电阻电子流，而高温超导体可以在约 77 开尔文的温度下工作。但这两种类型的超导体之间的区别不仅仅在于工作温度。根据今天发表在《自然》杂志上的一份报告，高温超导体中的电子实际上与传统超导体中的电子行为方式不同。
加州大学伯克利分校的萨穆斯·戴维斯与东京大学的内田慎一及其同事使用扫描隧道显微镜探测了 Bi-2212 的行为，Bi-2212 是一种高温超导体，属于 BSCCOs 化合物类。（BSCCOs 以其组成原子命名：铋、锶、钙、铜和氧。）具体而言，该团队研究了所谓的欠掺杂 Bi-2212 单晶，其框架晶格中的电子较少——或者说空穴较多。理论家们曾预测，这种材料可能会重组多余的空穴，从而实现最低能量，使一些区域掺杂或超导，而另一些区域未掺杂或非超导。新的观察结果证实了这一点。事实上，研究人员发现超导岛漂浮在电子特性截然不同的背景海洋中，这些超导岛的直径仅为 3 纳米（见图片）。相比之下，在传统超导体中，导电电子云非常均匀。戴维斯表示，新的观察结果表明，即使采用现有最佳技术制造的单晶高温超导体，仍然会表现出这种“颗粒状超导性”。
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作者指出，他们的发现为“观察欠掺杂氧化铜提供了一个新的且非常规的背景”。然而，他们无法区分可能控制材料行为的各种微观机制。但正如荷兰莱顿大学的扬·扎嫩在随附的评论中指出的那样，“像这样的研究正在揭示这些神秘电子系统在纳米尺度行为方面的惊人多样性。”