想象一列在轨道上方无摩擦飞驰的列车,或是一部没有一个瓦特被白白浪费的智能手机充电器。超导正是能带来这些前景的现象——在超导状态下,电流可以无电阻地流动。然而数十年来,它只能在需要昂贵液氦冷却的极低温度下实现。
来自乌得勒支大学、莱顿大学和慕尼黑的一项新研究让这一夙愿更近了一步。今天发表在《Science》杂志上的这项工作表明:超导的两个主要条件之一已经可以在室温下满足。这是向前迈出的重要一步,尽管全貌尚不清晰。
超导需要两个条件。第一,电子必须结合成库珀对。第二,这些对必须同步运动——即所谓的相位相干性。在普通超导体中,这两个过程在极低温度下同时发生。而在1980年代发现的高温材料中,情况则有所不同。
科学家们查明,在这类材料中,库珀对在远高于超导转变温度的温度下就已经形成。研究负责人之一英格玛·斯瓦特指出,维系这些对的“胶水”足够牢固,即使在室温下也能将它们保持住。因此,瓶颈恰恰在于这些对的同步运动。
为了进行测量,团队自行研制了能够区分单个电子所携带电流与库珀对所携带电流的设备。这使他们得以直接观察配对在何时以及如何发生。结果证实:第一个关键阶段在常规条件下是可以实现的。
如果能够弄清相位相干性问题,通往室温超导的道路就将成为现实。届时将出现超高效输电线路、强大的量子计算机以及无需巨额冷却成本的磁悬浮列车。研究人员已计划集中攻克这第二项任务。
这一发现并不预示着一蹴而就的突破,但它明确指出了下一步该往哪个方向走。现在可以确定,主要障碍之一是可以克服的——这给人以有根据的希望。

