超導技術將迎來突破？華人科學家提出全新物態，與超導性相互競爭

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雖然自然界中的物質數不盡數，但絕大多數都是由三種形態存在，即固態、液態和氣態，這是初中物理課本中的常識。隨著材料物理學的發展，近現代科學家又發現物質還存在一種新的形態——等離子態。而中國的古人則是用更簡單的「金木水火土」來概述物質的形態。

不過除已知的固、液、氣和等離子態之外，在最新的研究中美國科學家Jigang Wang提出了一種新的潛在的物態，這種特殊的物質狀態或許與超導性存在競爭關係。

超導性是指一些物質在一定的溫度條件下，內部電阻降至零的特性。在具備超導性的超導體中，電子不是單獨移動，而是兩兩成對地快速運動，形成一種「超流態」（superfluid state）。該研究成果發表於Physical Review Letters期刊上。

美國能源部Ames實驗室物理學家Jigang Wang教授領導團隊利用太赫茲光譜技術對處於這一物質狀態下的材料進行了研究。研究人員使用萬億分之一秒級的激光脈衝拍攝了材料中發生的物態變化，加以追蹤內部電子的移動方式。

研究表明，在「超流態」中普通的電子由於存在與電性競爭被迫形成特殊的組態，而高頻激光脈衝可以在超導材料中誘發激子態，這會影響超導體超導性的質量。科學家表示，目前的一個大問題是超導材料中這種特殊的狀態是如何競爭內部電子的，以及我們應該如果設計材料使得競爭趨於平衡，進而將超導體的應用進一步推向常溫區域。

去年底，德國科學家發現LaH10（氫化鑭）在-23 ℃的溫度下具有超導現象，這是迄今為止最接近於常溫超導的實驗。儘管如此，-23℃的「超高溫」依舊無法讓超導進入我們的生活。隨著這一研究成果的公開，超導材料再一次引起了科學界的關注。

Jigang Wang及團隊的新發現能否讓超導技術再上一層樓？研究人員表示，下一步團隊將努力把超導體的臨界溫度向室溫靠攏，如此一來，超導材料必將得到最廣泛的應用。

由於超導材料在遠距離傳輸的過程中幾乎沒有任何的損耗，不僅可以使能源利用和傳輸效率得到巨幅的提升，還能極大提高各種設施的應用，如在磁懸浮列車、量子技術、可控核聚變等重要領域都有著巨大的發展空間。屆時，我們迎來的將是又一場科技領域的重要革命。

作者/朱張航宇

參考文獻：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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