鋁“超級原子”——高溫超導體的新發現

　　南加州大學(USC)的科學家們向發現鋁超級原子，有望實現室溫超導。

　　南加州大學(USC)的科學家們向發現一種新的超導材料又邁進了一步。這種材料可以在相對較高的溫度下工作,可能應用于物理研究、醫學成像和高性能電子產品。

　　超導體能夠攜帶電力并且沒有電阻,用于核磁共振成像,磁懸浮列車和粒子加速器等方面。超導在電力傳輸過程中不會產生熱量，沒有能量的浪費，但其只能在接近絕對零度的溫度下工作，這就限制了它的應用。三十年前，人們發現了所謂的“高溫超導”。但這個名稱是具有欺騙性的，因為這種材料需要在135 K (即-135 °C 或 -210 °F) 的溫度下才能工作，仍無法應用于電子產品。

　　現在,南加州大學Vitaly Kresin教授領導的研究小組已經發現了另一類能夠在相對較高的溫度下工作的超導體。他們發現，單個鋁原子只能在極低的溫度下（大約1K）表現出超導性能，但是鋁的“超級原子”（由等間距的一群原子構成，表征為一個單個原子）可以在高達100K的溫度下轉變為超導。

　　超導材料內發生在材料內部存在所謂的庫伯對的情況下。這些電子對以十分微弱的力相互吸引，在碰到材料內部的缺陷時，就會激活材料的超導能力。這種激活機制不會使電子偏離正軌，因此也不會損失熱量。由于這種電子間的引力只會在特定條件下產生且非常微弱，所以少量的外部能源（通常以熱能的形式存在）就可以 打破這種平衡。這就是為什么超導體只能在極低溫度下工作的原因。

　　Kresin和他的團隊之間建立一系列包含32到95個原子的鋁超級原子 。通過對包含37個、44個、66個和68個鋁原子的超級原子的研究，科學家們發現，庫珀配對產生,將材料就會轉變成超導體。

　　研究人員認為，類似的，其他金屬的超級原子也可能產生這種可在較高溫度下工作的超導體。鋁超級原子轉變為超導的臨界溫度為100K(-280 °F, -173 °C)，不同金屬的臨界溫度應該不同。我們希望這一臨界值能夠比100K高。

　　“100K不是溫度提高的門檻值,這只是一個開始”Kresin說。

　　如果這些材料的超導體能夠在室溫下工作,它們可能會在電子、醫學成像、顯微鏡和電動馬達等眾多方面對世界產生巨大的影響。