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        超導(dǎo)現(xiàn)象盡管已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用，但仍需在極低的溫度下才能實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在，科學(xué)家對(duì)意外發(fā)現(xiàn)的室溫超導(dǎo)進(jìn)行了研究，提出了一種可能的解釋。這一結(jié)果或許有助于開發(fā)出更高溫度的超導(dǎo)材料。

　　超導(dǎo)現(xiàn)象是如此非同凡響：在超導(dǎo)體中，電流的輸送可以無(wú)視電阻，運(yùn)送過(guò)程也不會(huì)有一丁點(diǎn)損耗。這項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在一些領(lǐng)域中得到應(yīng)用，比如核自旋斷層掃描儀或是粒子加速器中的磁性材料。然而，要使用這種材料，它們必須被冷卻到極低的溫度。不過(guò)在過(guò)去的一年里，一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明，利用紅外激光脈沖，研究者首次成功地在室溫下做出了超導(dǎo)陶瓷——盡管只持續(xù)了1微秒的百萬(wàn)分之幾。 

　　如今，來(lái)自德國(guó)漢堡馬普學(xué)會(huì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)及動(dòng)力學(xué)研究所的物理學(xué)家參與的一個(gè)國(guó)際科學(xué)團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)為這種室溫超導(dǎo)現(xiàn)象提出了一種可能的解釋：這些科學(xué)家認(rèn)為，激光脈沖導(dǎo)致晶格中的個(gè)別原子短暫發(fā)生位移，因此導(dǎo)致了超導(dǎo)現(xiàn)象。這一發(fā)現(xiàn)或許有助于開發(fā)能在更高溫度下產(chǎn)生超導(dǎo)現(xiàn)象的材料，從而打來(lái)全新的應(yīng)用前景。

　　起初，超導(dǎo)現(xiàn)象只在少數(shù)幾種金屬處于近乎絕對(duì)零度（零下273℃）時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。此后，在20世紀(jì)80年代，物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一類基于陶瓷材料的新材料類別。這些材料可以在零下200℃時(shí)發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象，因此被稱作高溫超導(dǎo)材料。復(fù)合氧化釔鋇銅（YBCO）便是其中一種高溫超導(dǎo)材料。這是最具有技術(shù)應(yīng)用前景的材料，可用作超導(dǎo)電纜、電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)等。

         YBCO晶體具有特殊結(jié)構(gòu)：兩層薄的氧化銅層，間隔著稍厚的含鋇（也含銅和氧的）夾層。超導(dǎo)性質(zhì)源于薄薄的兩層氧化銅，電子可以在這里構(gòu)成所謂的“庫(kù)珀對(duì)”（Cooperpair）。這些庫(kù)柏對(duì)能夠在不同夾層間“隧穿”——說(shuō)得再形象點(diǎn)，這意味著它們可以像幽靈穿過(guò)墻壁一樣穿過(guò)這些夾層，這是一種典型的量子效應(yīng)。

　　不過(guò)，這種晶體只會(huì)在“臨界溫度”以下出現(xiàn)超導(dǎo)。只有在這種情況下，庫(kù)柏對(duì)才能夠不只是隧穿兩個(gè)薄層，同時(shí)還會(huì)“幻影移形”，穿過(guò)較厚的夾層到達(dá)隔壁的兩個(gè)薄層。而在臨界溫度以上，雙層之間則會(huì)失去耦合，這塊物質(zhì)就只是普普通通的導(dǎo)電金屬了。

　　2013年，德國(guó)馬普研究所的安德里亞·卡瓦萊里（AndreaCavalleri）與一個(gè)國(guó)際團(tuán)隊(duì)合作發(fā)現(xiàn)，當(dāng)YBCO被紅外激光脈沖照亮?xí)r，在很短的一瞬間，它會(huì)暫時(shí)在室溫下變成超導(dǎo)體。激光明顯改變了這種晶體中雙層之間的耦合。不過(guò)，確切的機(jī)制當(dāng)時(shí)并不清楚。

　　于是，物理學(xué)家決定用美國(guó)的LCLS，世界上最強(qiáng)大的X射線激光器，從實(shí)驗(yàn)上揭開這個(gè)謎題。“我們?cè)俅蜗蜻@種晶體發(fā)射了紅外脈沖，這會(huì)激發(fā)某些原子開始振蕩，”最近這項(xiàng)新研究的第一作者、馬普學(xué)會(huì)的物理學(xué)家羅曼·曼科夫斯基（RomanMankowsky）解釋說(shuō)，“短時(shí)間之后，我們?cè)儆肵射線短脈沖照射晶體，精確測(cè)量被激發(fā)晶體中的晶體結(jié)構(gòu)。”

　　結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)：紅外脈沖不只是激發(fā)這些原子振蕩，還使它們的位置在晶體中發(fā)生偏移。這會(huì)使雙層氧化銅短時(shí)間內(nèi)變得更厚一些，增厚了大約2皮米（差不多是一個(gè)原子直徑的百分之一），而它們之間的夾層則相應(yīng)變窄了那么多。進(jìn)而，這樣的變化增加了雙層之間的耦合程度，使得這種晶體在幾皮秒內(nèi)變成了室溫超導(dǎo)體。

　　一方面，新的研究結(jié)果有助于補(bǔ)完仍舊不完整的高溫超導(dǎo)理論。“另一方面，它可以幫助材料科學(xué)家開發(fā)具有更高臨界溫度的新超導(dǎo)材料，”曼科夫斯基說(shuō)。“也許不需要冷卻、能夠在室溫下工作的超導(dǎo)材料將不再是夢(mèng)想。”直到現(xiàn)在，超導(dǎo)磁體、引擎和線纜都必須用液氮或液氦冷卻到遠(yuǎn)低于零度的溫度。如果復(fù)雜的冷卻設(shè)施不再需要，那超導(dǎo)技術(shù)就獲得了突破。