新的研究发现，超导体在一度被认为不可能的温度下工作

刚刚，科学家在比想象的高得多的温度下，观察到了超导电性的一个重要特征。

物理学家在一种意想不到的材料中发现了电子在超导材料中的配对方式，在难以置信的低温下，类似的材料允许超导现象发生。

超导性描述了电子在没有任何电阻和随后的能量损失的情况下通过材料的方式。我们已经在许多不同的材料中观察到这种现象，但有一个问题。我们似乎只能在极低的温度下让它发生，接近绝对零度（-273.15摄氏度，或-460华氏度），或稍低的温度和很大的压力之下。

虽然，新测试材料中的电子没有实现无电阻流动，但它们的配对是实现无电阻流动所需的关键步骤，有可能导致不需要大型设备的超导性。

斯坦福大学的物理学家徐克军（音译）说：“电子对告诉我们它们已经准备好超导了，但是有些东西阻止了它们。如果我们能找到一种新方法来同步这些对，我们就可以将其应用于制造更高温度的超导体。”

这种材料是一种层状的铜基晶体或铜，称为氧化钕铈铜（Nd2−xCexCuO4）。在低温下，晶体表现出超导性，但在更高的温度下，它的电阻明显更高。

现在，为了实现超导性，电子需要它们的量子身份纠缠在一起，把它们变成所谓的库珀对。只有这样，它们才能毫不费力地顺利穿过原子森林。

传统超导体在25开尔文（-248摄氏度，或-415华氏度）以下表现出超导性，它们的电子通过底层材料的振动纠缠在一起。

铜酸盐是一种非常规超导体，在高达130开尔文的温度下表现出超导性。科学家们认为，在这些材料中有另一种机制负责电子配对，但确切的过程仍然有些模糊。

徐克军和他的团队研究的氧化钕铈铜就像传统的超导体，因为它在25开尔文以上不会出现这种现象，这使得他们可以研究超导的各个阶段。当电子纠缠时，随着温度的升高，它们对从材料中弹出的阻力较小；也就是说，材料以较低的速率损失能量。这被称为配对间隙。

研究小组观察到，他们的材料在高达140开尔文（-133摄氏度，或-207华氏度）的温度下保留了更多的能量，远远高于25开尔文的超导转变温度。这表明，相对而言，电子在相当高的温度下形成库珀对。

目前尚不清楚是什么导致了这种配对。而这种特殊的材料可能不会给我们带来室温超导性。但在未来，这可能是一种找到答案和材料的方法。

环境温度下的超导性是一件大事。想象一下100%的能源效率 —— 我们可以减少传输电子所需的电路的尺寸，在更小的空间内封装更多的能量，以实现更快、更便宜的技术。

但破解密码非常困难。我们已经有了一些宣称的突破，比如大肆宣传的LK-99，但所有这些突破都毫无意义。

进展可能是渐进式的 —— 比如观察高温材料的超导性的一些特征，找出它发生的原因，一步一步艰苦地前进。

斯坦福大学的物理学家沈志勋（音译）说：“我们的发现开辟了一条可能丰富的新道路。”

“我们计划在未来研究这种配对差距，以帮助使用新方法设计超导体。一方面，我们计划在SSRL使用类似的实验方法来进一步了解这种非相干配对状态。另一方面，我们希望找到方法来操纵这些材料，也许可以强迫这些不相干的对同步。”

这项研究发表在《科学》杂志上。

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