在現(xiàn)代物理學(xué)領(lǐng)域，一個(gè)令人振奮的追求正在進(jìn)行中，那就是確定創(chuàng)造超導(dǎo)體的最佳方法，以便在高溫和環(huán)境壓力下保持其超導(dǎo)性。近來，鎳酸鹽的出現(xiàn)為這一探索注入了活力，開啟了超導(dǎo)的新時(shí)代。

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這些超導(dǎo)體的基礎(chǔ)在于鎳，促使許多科學(xué)家將這一時(shí)期的超導(dǎo)研究稱為"鎳時(shí)代"。在許多方面，鎳酸鹽與銅酸鹽相似，后者是在20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)的，以銅為基礎(chǔ)。

但是現(xiàn)在，一類新的材料正在發(fā)揮作用： 在維也納大學(xué)和日本的大學(xué)之間的合作中，有可能在計(jì)算機(jī)上比以前更精確地模擬各種材料的行為。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了"Goldilocks區(qū)"，在這個(gè)區(qū)里，超導(dǎo)性工作得特別好。而這個(gè)區(qū)域既不是用鎳也不是用銅，而是用鈀來達(dá)到。這可能為超導(dǎo)研究帶來一個(gè)新的"鈀金時(shí)代"。這些結(jié)果現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)表在科學(xué)雜志《物理評(píng)論快報(bào)》上。

尋找更高的過渡溫度

在高溫下，超導(dǎo)體的行為與其他導(dǎo)電材料非常相似。但是當(dāng)它們被冷卻到某個(gè)"臨界溫度"以下時(shí)，它們就會(huì)發(fā)生巨大的變化：它們的電阻完全消失，突然間它們可以毫無損失地導(dǎo)電。材料在超導(dǎo)和正常導(dǎo)電狀態(tài)之間變化的這一極限，被稱為"臨界溫度"。

"我們現(xiàn)在已經(jīng)能夠計(jì)算出整個(gè)系列材料的這個(gè)"臨界溫度"。通過我們?cè)诟咝阅苡?jì)算機(jī)上的建模，我們能夠高度準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)鎳酸鹽超導(dǎo)的相圖，正如后來的實(shí)驗(yàn)所顯示的那樣，"來自維也納大學(xué)固體物理研究所的Karsten Held教授說。

許多材料只有在絕對(duì)零度以上（-273.15°C）才會(huì)成為超導(dǎo)體，而其他材料即使在更高的溫度下也能保持其超導(dǎo)特性。一種在正常室溫和正常大氣壓力下仍然保持超導(dǎo)性的超導(dǎo)體將從根本上改變我們產(chǎn)生、運(yùn)輸和使用電力的方式。然而，這樣一種材料還沒有被發(fā)現(xiàn)。

盡管如此，高溫超導(dǎo)體，包括那些杯狀物類的超導(dǎo)體，在技術(shù)方面發(fā)揮著重要作用--例如，在傳輸大電流或產(chǎn)生極強(qiáng)的磁場(chǎng)方面。

銅？鎳？還是鈀？

尋找最佳的超導(dǎo)材料是很困難的：有許多不同的化學(xué)元素會(huì)出現(xiàn)問題?？梢园阉鼈兎旁诓煌慕Y(jié)構(gòu)中，可以添加其他元素的微小痕跡來優(yōu)化超導(dǎo)性。Karsten Held教授說："為了找到合適的候選材料，你必須在量子物理學(xué)層面上了解電子在材料中如何相互作用。"

這表明，電子的相互作用強(qiáng)度有一個(gè)最佳值。相互作用必須是強(qiáng)的，但也不能太強(qiáng)。在這兩者之間有一個(gè)"黃金地帶"，使其有可能達(dá)到最高的過渡溫度。

鈀酸鹽是最佳解決方案

這個(gè)中等相互作用的黃金區(qū)域既不能用銅酸鹽也不能用鎳酸鹽來達(dá)到--但人們可以用一種新型的材料來?yè)糁邪行模核^的鈀酸鹽。"鈀在周期表中直接比鎳低一行。屬性相似，但那里的電子平均離原子核和彼此更遠(yuǎn)一些，所以電子相互作用更弱，"卡斯滕-海德說。

該模型計(jì)算顯示了如何實(shí)現(xiàn)鈀數(shù)據(jù)的最佳過渡溫度。"計(jì)算結(jié)果是非常有希望的，"卡斯滕-赫爾德說。"我們希望，我們現(xiàn)在可以利用它們來啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究。如果我們有一個(gè)全新的、額外的鈀類材料可用來更好地理解超導(dǎo)性，并創(chuàng)造出更好的超導(dǎo)體，這可能會(huì)使整個(gè)研究領(lǐng)域向前發(fā)展。"