虽然自然界中的物质数不尽数，但绝大多数都是由三种形态存在，即固态、液态和气态，这是初中物理课本中的常识。随着材料物理学的发展，近现代科学家又发现物质还存在一种新的形态——等离子态。而中国的古人则是用更简单的“金木水火土”来概述物质的形态。 不过除已知的固、液、气和等离子态之外，在最新的研究中美国科学家Jigang Wang提出了一种新的潜在的物态，这种特殊的物质状态或许与超导性存在竞争关系。 超导性是指一些物质在一定的温度条件下，内部电阻降至零的特性。在具备超导性的超导体中，电子不是单独移动，而是两两成对地快速运动，形成一种“超流态”（superfluid state）。该研究成果发表于Physical Review Letters期刊上。 美国能源部Ames实验室物理学家Jigang Wang教授领导团队利用太赫兹光谱技术对处于这一物质状态下的材料进行了研究。研究人员使用万亿分之一秒级的激光脉冲拍摄了材料中发生的物态变化，加以追踪内部电子的移动方式。 研究表明，在“超流态”中普通的电子由于存在与电性竞争被迫形成特殊的组态，而高频激光脉冲可以在超导材料中诱发激子态，这会影响超导体超导性的质量。科学家表示，目前的一个大问题是超导材料中这种特殊的状态是如何竞争内部电子的，以及我们应该如果设计材料使得竞争趋于平衡，进而将超导体的应用进一步推向常温区域。 去年底，德国科学家发现LaH10（氢化镧）在-23 ℃的温度下具有超导现象，这是迄今为止最接近于常温超导的实验。尽管如此，-23℃的“超高温”依旧无法让超导进入我们的生活。随着这一研究成果的公开，超导材料再一次引起了科学界的关注。 Jigang Wang及团队的新发现能否让超导技术再上一层楼？研究人员表示，下一步团队将努力把超导体的临界温度向室温靠拢，如此一来，超导材料必将得到最广泛的应用。 由于超导材料在远距离传输的过程中几乎没有任何的损耗，不仅可以使能源利用和传输效率得到巨幅的提升，还能极大提高各种设施的应用，如在磁悬浮列车、量子技术、可控核聚变等重要领域都有着巨大的发展空间。届时，我们迎来的将是又一场科技领域的重要革命。 作者/朱张航宇 参考文献：Nonequilibrium Pair Breaking in Ba(Fe(1−x)Cox)2As2 Superconductors: Evidence for Formation of a Photoinduced Excitonic State, Phys. Rev. Lett. 121, 267001 – Published 26 December 2018. |
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