在康奈尔大学的实验室里，物理学家意外地发现，硒化铁FeSe中的超导性并不取决于电子的数量，而取决于材料晶格的完美程度。这一结论改变了人们对高温超导体的惯常认识，并为其调控开辟了一条新途径。
通常，在这类材料中，科学家会改变电子数量——即所谓的掺杂——以进入超导的“穹顶”区域，在那里材料会在相对较高的温度下失去电阻。然而在FeSe中，情况却完全不同。由凯尔·申领导的研究人员表明，这一穹顶曲线与电子在晶格缺陷上的散射密切相关，而非与载流子浓度相关。
想象一下城市街道：如果道路平坦、没有坑洼，汽车就能快速无阻地行驶。一旦出现坑洞和障碍，车流就会减慢，即使车辆数量并未增加。FeSe晶体中也是如此：电子会“绊倒”在晶格的不完美之处上，而正是这一点决定了材料何时成为超导体。
发表于PNAS的这项工作的第一作者、博士后保罗·马利诺夫斯基解释道：“我们发现，这种材料中的穹顶完全不是由人们所习惯的因素操控的。不是由你添加了多少电子，而是由它们在途中遇到什么样的障碍——晶格有多完美或多不完美。”
实验人员采用了一种控制FeSe的新方法，并测量了在不同无序程度下电阻如何变化。结果表明，最小的无序度能够达到最高的超导温度，而单纯改变电子数量所产生的效果要小得多。这使FeSe有别于大多数其他含铁超导体。
这一发现不仅对基础物理学意义重大。理解结构无序的作用，可能有助于为未来技术——从强磁体到量子器件——制造更稳定、更易调控的材料。晶格越纯净，我们就越接近高温超导的实际应用。
