站在巨人的肩上，室溫超導體即將問世

材料牛注：Brookhaven國家實驗室的研究人員正為開創新一代超高效電子設備、電池、電網而激動不已。研究的核心是一種銅氧化物，它可以作為超導體，在室溫下即可工作！

室溫超導體有何“過人之處”？

醫務人員一直對把筆記本放在腿上工作這一習慣很反感（小編注：長期把筆記本放在腿上工作，易患皮膚病及其他危險病癥），而Brookhaven的研究會使這個問題不再存在。超導體不以熱量的形式散失能量，但現有超導體的問題是需要冷卻，這將會增加超導體的重量和體積，也耗費更多的費用。

正如Brookhaven團隊所述，如果超導體能在室溫下工作，這就解決了所有問題。現實情況也會大為改善，電網不再損耗能量，磁懸浮列車系統更優越，醫療影像設備（如核磁共振成像掃描儀）更便宜，超級計算機更小更強大。

室溫超導體：

傳統的超導體是高效的，因為它們允許電流通過，中途沒有任何“路障”。室溫超導體面臨的挑戰是如何在室溫下使用相對廉價的材料也能得到相同的效果。為了解決這個問題，Brookhaven團隊鎖定了銅氧化物超導體，它是由銅原子和氧原子組成的層狀化合物。當摻了鍶和其他元素，這時的銅氧化物超導體就不需要如同普通超導體通常所需的額外冷卻。

究竟是什么使銅氧化物如此特殊，在超出普通超導體標準溫度100度以上還能實現“神奇”狀態？這一特性也會使他們在節能減排的應用中非常有前景。所以，如果想了解室溫超導體的更多信息，第一步必須先弄清楚銅氧化物是如何成為超導體的。

超導體的基本理論：

Brookhaven關于超導體的新研究以傳統認識為基礎，根據已有理論，材料的溫度由電子對之間相互作用的強度控制。而研究團隊得出的結論：控制溫度的不是強度，而是密度。換言之，關鍵的是物體的密度，而不是物體間的力。在這種情況下，電子對的數量在真正起作用。

很簡單，對吧？

事實上，這短短一行總結由首席研究員Ivan Bozovic和他的團隊花了十年才完成。團隊經過十年的準備，分析2000多塊有不同鍶含量的銅氧化物樣本，他們發現在給定區域內（每cm³）電子對的數量或者說電子對的密度控制著超導體的溫度。

Science Daily上刊登了一些更詳細的描述：Bozovic 和他的研究團隊使用定制設計的分子束外延系統，即單原子層層排列在襯底上，來制備2500多個LSCO樣本。本系統配備了先進的表面科學工具，如吸收光譜和電子衍射，可以提供所得薄膜的實時信息，包括表面形貌、厚度、化學組成和晶體結構等。

關于作者：

早在2014年，Bozovic的研究成果使他成為2800個歐洲學術成員之一，歐洲學術成員由自然學家、科學家等組成，其中有52位諾貝爾獎獲得者，在他們獲諾獎之前也是歐洲學術成員之一。要想成為歐洲學術成員，必須先經過廣泛的同行審查，并確定在他研究的領域內的科研成果和地位，最后由現有成員邀請入內。

Bozovic的研究成果已經發表在200多個高度被引的研究論文中，其中一部分發表在影響力很高的期刊，如Nature，Science，Nature Materials。Bozovic是美國物理學會、國際光學工程學會的成員，同時也是塞爾維亞科學與藝術學院的一名外籍成員。

原文鏈接：Get Ready For The Age Of Room Temperature Superconductors (No More Hot Laptops!)

本文由編輯部楊洪期提供素材，劉萬春編譯，點我加入材料人編輯部。