雖然自然界中的物質(zhì)數(shù)不盡數(shù)，但絕大多數(shù)都是由三種形態(tài)存在，即固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，這是初中物理課本中的常識(shí)。隨著材料物理學(xué)的發(fā)展，近現(xiàn)代科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)物質(zhì)還存在一種新的形態(tài)——等離子態(tài)。而中國(guó)的古人則是用更簡(jiǎn)單的“金木水火土”來(lái)概述物質(zhì)的形態(tài)。 不過(guò)除已知的固、液、氣和等離子態(tài)之外，在最新的研究中美國(guó)科學(xué)家Jigang Wang提出了一種新的潛在的物態(tài)，這種特殊的物質(zhì)狀態(tài)或許與超導(dǎo)性存在競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。 超導(dǎo)性是指一些物質(zhì)在一定的溫度條件下，內(nèi)部電阻降至零的特性。在具備超導(dǎo)性的超導(dǎo)體中，電子不是單獨(dú)移動(dòng)，而是兩兩成對(duì)地快速運(yùn)動(dòng)，形成一種“超流態(tài)”（superfluid state）。該研究成果發(fā)表于Physical Review Letters期刊上。 美國(guó)能源部Ames實(shí)驗(yàn)室物理學(xué)家Jigang Wang教授領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)利用太赫茲光譜技術(shù)對(duì)處于這一物質(zhì)狀態(tài)下的材料進(jìn)行了研究。研究人員使用萬(wàn)億分之一秒級(jí)的激光脈沖拍攝了材料中發(fā)生的物態(tài)變化，加以追蹤內(nèi)部電子的移動(dòng)方式。 ?研究表明，在“超流態(tài)”中普通的電子由于存在與電性競(jìng)爭(zhēng)被迫形成特殊的組態(tài)，而高頻激光脈沖可以在超導(dǎo)材料中誘發(fā)激子態(tài)，這會(huì)影響超導(dǎo)體超導(dǎo)性的質(zhì)量?？茖W(xué)家表示，目前的一個(gè)大問(wèn)題是超導(dǎo)材料中這種特殊的狀態(tài)是如何競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)部電子的，以及我們應(yīng)該如果設(shè)計(jì)材料使得競(jìng)爭(zhēng)趨于平衡，進(jìn)而將超導(dǎo)體的應(yīng)用進(jìn)一步推向常溫區(qū)域。 去年底，德國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)LaH10（氫化鑭）在-23 ℃的溫度下具有超導(dǎo)現(xiàn)象，這是迄今為止最接近于常溫超導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)。盡管如此，-23℃的“超高溫”依舊無(wú)法讓超導(dǎo)進(jìn)入我們的生活。隨著這一研究成果的公開，超導(dǎo)材料再一次引起了科學(xué)界的關(guān)注。 Jigang Wang及團(tuán)隊(duì)的新發(fā)現(xiàn)能否讓超導(dǎo)技術(shù)再上一層樓？研究人員表示，下一步團(tuán)隊(duì)將努力把超導(dǎo)體的臨界溫度向室溫靠攏，如此一來(lái)，超導(dǎo)材料必將得到最廣泛的應(yīng)用。 由于超導(dǎo)材料在遠(yuǎn)距離傳輸?shù)倪^(guò)程中幾乎沒有任何的損耗，不僅可以使能源利用和傳輸效率得到巨幅的提升，還能極大提高各種設(shè)施的應(yīng)用，如在磁懸浮列車、量子技術(shù)、可控核聚變等重要領(lǐng)域都有著巨大的發(fā)展空間。屆時(shí)，我們迎來(lái)的將是又一場(chǎng)科技領(lǐng)域的重要革命。 作者/朱張航宇 參考文獻(xiàn)：Nonequilibrium Pair Breaking in Ba(Fe(1?x)Cox)2As2 Superconductors: Evidence for Formation of a Photoinduced Excitonic State, Phys. Rev. Lett. 121, 267001 – Published 26 December 2018. |
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