我科学家在镍基高温超导领域再获突破 观热点

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论文由薛其坤院士与中国科学技术大学何俊峰教授、南方科技大学陈卓昱副教授共同担任通信作者。

这一发现为“超导能隙对称性”和“超导配对机制”这两个高温超导关键问题提供了重要实验证据。超导体里，电子两两“配对”，结伴而行。然而，电子为什么愿意配对、以什么姿态配对，至今仍是物理学最大的谜团之一。为破解这个谜，科学家盯住了两个重要问题：

第一个问题是：电子以什么姿态配对？超导体中，电子通过配对可以节省能量。节省的这部分能量就是超导“能隙”。我们可以把电子配对想象成跳双人舞，而能隙的对称性，就是它们的“舞姿”。传统超导体的电子跳的是“圆舞曲”（s波对称性），能隙处处不为零；而铜基高温超导体的电子跳的则是“探戈”（d波对称性），在某些特定的方向上，能隙变为了零——可以想象成在这些方向上电子会“松手”，物理上将能隙零点称为“节点”。这项研究首次在RP双层镍基高温超导薄膜中给出了明确答案：其超导能隙没有节点，电子们跳得更像是“圆舞曲”。这意味着，镍基超导和铜基超导在配对机制上并不是完全一脉相承。

第二个问题是：电子牵手有没有“中间人”？电子本身都带负电，理应互相排斥。研究团队在实验中捕捉到了一个关键的谱学信号——“能带扭折”。这就像一条原本平滑的电子能量曲线上，突然出现了一个明显的拐点。这个出现在特定位置的拐点，正是电子与某种玻色子发生耦合相互作用留下的“指纹”。这证实了镍基高温超导中存在电子-玻色子耦合，强烈提示其电子配对很可能是由“中间人”促成的。

研究人员表示，这一突破为深入理解高温超导机理奠定了关键实验基础，并有望推动超导技术的广泛应用。

关键词： 高温超导