铜氧化物超导临界温度或有新决定因素

科技日报华盛顿8月17日电 （记者刘海英）美国能源部布鲁克海文国家试验室研究人员在17日出版的《自然》杂志上发表论文称，铜氧化物的超导临界温度是由电子对密度——单位面积上的电子对数目决定的。这一结论对标准的超导理论提出了挑战。标准超导理论以为，超导临界温度取决于电子对互动情形。

认高傲温超导机制有助于研发室温超导材料，对超级计算机、磁悬浮交通系统、能源生产传输等领域具有革命性意义。自1986年发现铜氧化物具有高温超导特征以来，科学家一直在摸索高温超导体临界温度远高于惯例超导体的缘由。

布鲁克海文国家试验室利用其专门设计的份子束内涵系统，制造了2500多份锶镧铜氧系超导体样品（LSCO）用于分析。普通来讲，在对LSCO薄膜进行工程改造过程当中，需求添加锶原子，这类搀杂会在氧化铜表层生成移动电子对，使LSCO和其他通常为绝缘体的铜氧化物变为超导体。

而此次研究中，研究人员加大了锶的添加量，远超引发超导所需的搀杂水平。之前对过度搀杂的研究表示，跟随搀杂浓度增加，电子对的密度会下降，科学家将其归因于晶格中的杂质或电子序列杂乱的影响。

为寻觅答案，此次研究人员应用互感技术对LSCO工程薄膜进行测试，树立了准确的电子对密度与超导临界温度间的线性关系：过度搀杂后，跟随搀杂剂的增多，电子对密度与超导临界温度陆续下降，直到电子对归零，此时超导临界温度降至接近0开尔文。这一结果显著有悖于过去对金属和惯例超导体的标准懂得。

假如说电子对密度决定超导临界温度，那么铜氧化物的超导临界温度高的缘由也许是其电子对较小。之前研究表示，铜氧化物的电子对显著要小于惯例超导体的电子对。什么缘由致使铜氧化物的电子对较小，是研究人员下一步要处理的问题。