超導(dǎo)體關(guān)鍵在于磁性？美科學(xué)家努力找證據(jù)

美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(Oak Ridge National Laboratory)的研究人員正試圖找出證據(jù)，以確定是否無論是哪一種材料，高溫超導(dǎo)現(xiàn)象(high-temperature superconductivity)的運(yùn)作原理都是來自相同的機(jī)制；如果以上假設(shè)屬實(shí)就可進(jìn)一步推斷，磁自旋(magnetic spin)激發(fā)的電子耦合可能是引起超導(dǎo)現(xiàn)象的關(guān)鍵。

主持該研究的橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室科學(xué)家Mark Lumsden表示：“磁交互作用提供了讓電子結(jié)合的附著力，那些成對的電子是引起超導(dǎo)現(xiàn)象之宏觀量子態(tài)(macroscopic quantum state)的關(guān)鍵成分。”高溫超導(dǎo)現(xiàn)象能創(chuàng)造超快速的電子組件，主要是當(dāng)材料的阻抗被降低到趨近于零，內(nèi)部的電子就能快速遷移。

包括磁浮列車、被稱為超導(dǎo)量子干涉組件(superconducting quantum interference device)的超靈敏傳感器，以及核磁共振造影(nuclear magnetic resonance imaging)，都是利用超導(dǎo)體的科技。不過超導(dǎo)體組件必須以超低溫冷卻，因此以高階應(yīng)用為主；但如果室溫超導(dǎo)體技術(shù)能夠有所進(jìn)展，那么無阻抗、電子遷移速度更快的新一代電子組件就有機(jī)會問世。

去年有日本的研究人員發(fā)現(xiàn)一種以鐵為基礎(chǔ)的高溫超導(dǎo)體材料，其他高溫超導(dǎo)體則是以銅為基礎(chǔ)；橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室的研究人員接下來將確定在鐵超導(dǎo)體中，其超導(dǎo)現(xiàn)象的關(guān)鍵是否也來自磁作用，或是其中另有別的機(jī)制。而研究人員認(rèn)為，如果磁性確實(shí)是銅高溫超導(dǎo)體的運(yùn)作關(guān)鍵，那么鐵超導(dǎo)體的原理應(yīng)該也是如此。

目前橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室的研究人員，正利用散裂中子源(Spallation Neutron Source)以及高通率同位素反應(yīng)器(High Flux Isotope Reactor)，以強(qiáng)烈的中子束來擷取超導(dǎo)鐵、碲(tellurium)與硒(selenium)等材料的單結(jié)晶影像。此外，他們也觀察到了一些被認(rèn)為是銅超導(dǎo)體關(guān)鍵成分之銅氧化物(cuprate)的自旋激發(fā)現(xiàn)象。