【新唐人北京時間2019年12月07日訊】一個國際研究組利用「掃描隧道顯微鏡」技術直接觀測到一種特殊超導材料中令人意外的量子效應，併發現了特定雜質如何摧毀其超導性能。
傳統超導材料都需要在很低的溫度下實現，約十年前科研人員發現一種含鐵材料在相對高一些的溫度下也可實現超導，吸引了大量研究人員的關注。
不過這種材料究竟如何實現超導還是一個謎，因為鐵的磁性與超導特性看起來是矛盾的。為了進一步瞭解這種特殊超導材料的原理，這個研究組從影響超導的因素入手進行研究。
曾獲諾貝爾獎的物理學家安德森（Philip Anderson）於1959年提出的理論稱，在多數情況下，超導材料中即便混入雜質，也不會影響其超導性能。但是現在發現一些例外的情況。
美國普林斯頓大學（Princeton University）引領的國際研究組從其中一個例外入手——含鐵超導材料中一旦混入鈷元素，就失去超導性能，變成普通的金屬材料。
研究負責人普林斯頓大學的物理學教授哈桑（Zahid Hasan）說：「就像我們要探查湖中水波的情況，我們會扔進一塊石頭。雜質對超導特性的影響揭示了其量子層面的細節。」
研究人員用「掃描隧道顯微鏡」技術直接觀察鈷元素在材料微觀小範圍和大範圍內如何影響材料的超導性能。
他們發現，每個鈷原子對超導的影響在超出雜質一兩個原子的範圍之外就消失了，然而當鈷原子密度增大時，就能導致整體材料損失超導特性。
進一步觀測發現，超導現象中的量子效應似乎能對鈷原子雜質如何違反安德森理論作出解釋：「材料的超導性能是由兩個電子組對形成帶有波函數特性的量子態而產生。電子對使得電子在材料中無阻力地穿梭。拆散電子對所需的最小能量被稱為『超導能隙』。當加入鈷原子後，拆散電子對的『能隙』有強、弱兩極限值。」
「在取代鐵原子時，鈷原子呈現能隙弱值，儘管這個弱值對超導性能的干擾很小，但是當很多鈷原子聚集在一起，它們產生的效果就能摧毀整個超導特性。」
這份研究近期發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上。
──轉自《大紀元》
（責任編輯：葉萍）
