在康乃爾大學的實驗室裡，物理學家意外發現，硒化鐵 FeSe 的超導性並不取決於電子的數量，而是取決於該材料晶體晶格的完美程度。這一結論改變了人們對高溫超導體的慣常認知，並為操控它們開闢了一條新途徑。
通常在這類材料中，科學家會改變電子數量——即所謂的摻雜——以進入超導「穹頂」，也就是材料在相對較高溫度下失去電阻的區域。然而在 FeSe 中，情況卻截然不同。由凱爾·申領導的研究團隊表明，這個穹頂曲線與電子在晶格缺陷上的散射密切相關，而非與電荷載子的濃度相關。
想像一下城市街道：如果道路平坦、沒有坑洞，車輛就能快速順暢地行駛。一旦出現坑窪和障礙，交通就會放慢，即使車輛數量並未增加。FeSe 晶體中也是如此：電子會被晶格的不完美之處「絆倒」，而正是這一點決定了材料何時成為超導體。
博士後保羅·馬利諾夫斯基是這篇發表於 PNAS 的論文的第一作者，他解釋道：「我們查明，這種材料中的穹頂完全不是由人們習以為常的因素所操控的。不是由你添加了多少電子，而是由它們在途中遇到什麼障礙——晶體晶格有多完美或多不完美——所決定的。」
實驗人員採用了一種控制 FeSe 的新方法，並測量了在不同無序程度下電阻如何變化。結果發現，極小的無序便能達到最高的超導溫度，而單純改變電子數量所產生的效果則小得多。這使 FeSe 有別於大多數其他含鐵超導體。
這一發現不僅對基礎物理學意義重大。理解結構無序的作用，可能有助於為未來技術——從強力磁鐵到量子裝置——製造出更穩定、更易操控的材料。晶格越潔淨，我們就越接近高溫超導的實際應用。
