想像一列在軌道上無摩擦飛馳的列車,或是一部充電時沒有一瓦特被浪費的智慧型手機。超導現象正是帶來這般前景——在這種現象中,電流能在毫無電阻的情況下流動。然而數十年來,它始終只能在極低溫下實現,而這需要以昂貴的液氦來冷卻。
來自烏特勒支大學、萊頓大學與慕尼黑的一項新研究,正讓這個殷切期盼的目標更近一步。今天發表於《Science》期刊的這項工作顯示:超導的兩大主要條件之一,如今已可能在室溫下達成。這是向前邁進的重要一步,儘管全貌尚未明朗。
超導需要兩件事。首先,電子必須結合成庫珀對。其次,這些對必須同步運動——即所謂的相位相干性。在常規超導體中,這兩個過程會在極低溫下同時發生。而在1980年代發現的高溫材料中,情況則有所不同。
科學家發現,這類材料中的庫珀對在遠高於超導轉變溫度的溫度下便已形成。研究負責人之一英格馬·斯瓦特指出,維繫這些對的「膠」足夠牢固,即使在室溫下也能將它們保持住。因此,真正的瓶頸仍在於這些對的同步運動。
為了進行測量,團隊自行打造了一套設備,能夠區分由單個電子攜帶的電流與由電子對攜帶的電流。這使得他們得以直接觀察配對在何時、以何種方式發生。結果證實:第一個關鍵階段在常規條件下即可達成。
若能解決相位相干性的問題,通往室溫超導電性之路便將成為現實。屆時將出現超高效輸電線路、強大的量子電腦,以及無需龐大冷卻成本的磁懸浮列車。研究人員已計畫將重心放在這第二項任務上。
這項發現並不意味著會立刻出現突破,但它明確指出了接下來該朝哪個方向前進。如今可以確定,主要障礙之一是可以克服的——而這帶來了有根據的希望。

