超導現象盡管已經進入實用，但仍需在極低的溫度下才能實現。現在，科學家對意外發現的室溫超導進行了研究，提出了一種可能的解釋。這一結果或許有助于開發出更高溫度的超導材料。
超導現象是如此非同凡響：在超導體中，電流的輸送可以無視電阻，運送過程也不會有一丁點損耗。這項技術已經在一些領域中得到應用，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。不過在過去的一年里，一項實驗已經證明，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陶瓷——盡管只持續了1微秒的百萬分之幾。
如今，來自德國漢堡馬普學會物質結構及動力學研究所的物理學家參與的一個國際科學團隊，已經為這種室溫超導現象提出了一種可能的解釋：這些科學家認為，激光脈沖導致晶格中的個別原子短暫發生位移，因此導致了超導現象。這一發現或許有助于開發能在更高溫度下產生超導現象的材料，從而打來全新的應用前景。
起初，超導現象只在少數幾種金屬處于近乎絕對零度(零下273℃)時才會出現。此后，在20世紀80年代，物理學家發現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℃時發生超導現象，因此被稱作高溫超導材料。復合氧化釔鋇銅(YBCO)便是其中一種高溫超導材料。這是最具有技術應用前景的材料，可用作超導電纜、電動機和發動機等。
YBCO晶體具有特殊結構：兩層薄的氧化銅層，間隔著稍厚的含鋇(也含銅和氧的)夾層。超導性質源于薄薄的兩層氧化銅，電子可以在這里構成所謂的“庫珀對”(Cooper pair)。這些庫柏對能夠在不同夾層間“隧穿”——說得再形象點，這意味著它們可以像幽靈穿過墻壁一樣穿過這些夾層，這是一種典型的量子效應。
不過，這種晶體只會在“臨界溫度”以下出現超導。只有在這種情況下，庫柏對才能夠不只是隧穿兩個薄層，同時還會“幻影移形”，穿過較厚的夾層到達隔壁的兩個薄層。而在臨界溫度以上，雙層之間則會失去耦合，這塊物質就只是普普通通的導電金屬了。
2013年，德國馬普研究所的安德里亞·卡瓦萊里(Andrea Cavalleri)與一個國際團隊合作發現，當YBCO被紅外激光脈沖照亮時，在很短的一瞬間，它會暫時在室溫下變成超導體。激光明顯改變了這種晶體中雙層之間的耦合。不過，確切的機制當時并不清楚。
于是，物理學家決定用美國的LCLS，世界上最強大的X射線激光器，從實驗上揭開這個謎題。“我們再次向這種晶體發射了紅外脈沖，這會激發某些原子開始振蕩，”最近這項新研究的第一作者、馬普學會的物理學家羅曼·曼科夫斯基(Roman Mankowsky)解釋說，“短時間之后，我們再用X射線短脈沖照射晶體，精確測量被激發晶體中的晶體結構。”
結果，他們發現：紅外脈沖不只是激發這些原子振蕩，還使它們的位置在晶體中發生偏移。這會使雙層氧化銅短時間內變得更厚一些，增厚了大約2皮米(差不多是一個原子直徑的百分之一)，而它們之間的夾層則相應變窄了那么多。進而，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變成了室溫超導體。
一方面，新的研究結果有助于補完仍舊不完整的高溫超導理論。“另一方面，它可以幫助材料科學家開發具有更高臨界溫度的新超導材料，”曼科夫斯基說。“也許不需要冷卻、能夠在室溫下工作的超導材料將不再是夢想。”直到現在，超導磁體、引擎和線纜都必須用液氮或液氦冷卻到遠低于零度的溫度。如果復雜的冷卻設施不再需要，那超導技術就獲得了突破。
超導現象是如此非同凡響：在超導體中，電流的輸送可以無視電阻，運送過程也不會有一丁點損耗。這項技術已經在一些領域中得到應用，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。不過在過去的一年里，一項實驗已經證明，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陶瓷——盡管只持續了1微秒的百萬分之幾。
如今，來自德國漢堡馬普學會物質結構及動力學研究所的物理學家參與的一個國際科學團隊，已經為這種室溫超導現象提出了一種可能的解釋：這些科學家認為，激光脈沖導致晶格中的個別原子短暫發生位移，因此導致了超導現象。這一發現或許有助于開發能在更高溫度下產生超導現象的材料，從而打來全新的應用前景。
起初，超導現象只在少數幾種金屬處于近乎絕對零度(零下273℃)時才會出現。此后，在20世紀80年代，物理學家發現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℃時發生超導現象，因此被稱作高溫超導材料。復合氧化釔鋇銅(YBCO)便是其中一種高溫超導材料。這是最具有技術應用前景的材料，可用作超導電纜、電動機和發動機等。
YBCO晶體具有特殊結構：兩層薄的氧化銅層，間隔著稍厚的含鋇(也含銅和氧的)夾層。超導性質源于薄薄的兩層氧化銅，電子可以在這里構成所謂的“庫珀對”(Cooper pair)。這些庫柏對能夠在不同夾層間“隧穿”——說得再形象點，這意味著它們可以像幽靈穿過墻壁一樣穿過這些夾層，這是一種典型的量子效應。
不過，這種晶體只會在“臨界溫度”以下出現超導。只有在這種情況下，庫柏對才能夠不只是隧穿兩個薄層，同時還會“幻影移形”，穿過較厚的夾層到達隔壁的兩個薄層。而在臨界溫度以上，雙層之間則會失去耦合，這塊物質就只是普普通通的導電金屬了。
2013年，德國馬普研究所的安德里亞·卡瓦萊里(Andrea Cavalleri)與一個國際團隊合作發現，當YBCO被紅外激光脈沖照亮時，在很短的一瞬間，它會暫時在室溫下變成超導體。激光明顯改變了這種晶體中雙層之間的耦合。不過，確切的機制當時并不清楚。
于是，物理學家決定用美國的LCLS，世界上最強大的X射線激光器，從實驗上揭開這個謎題。“我們再次向這種晶體發射了紅外脈沖，這會激發某些原子開始振蕩，”最近這項新研究的第一作者、馬普學會的物理學家羅曼·曼科夫斯基(Roman Mankowsky)解釋說，“短時間之后，我們再用X射線短脈沖照射晶體，精確測量被激發晶體中的晶體結構。”
結果，他們發現：紅外脈沖不只是激發這些原子振蕩，還使它們的位置在晶體中發生偏移。這會使雙層氧化銅短時間內變得更厚一些，增厚了大約2皮米(差不多是一個原子直徑的百分之一)，而它們之間的夾層則相應變窄了那么多。進而，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變成了室溫超導體。
一方面，新的研究結果有助于補完仍舊不完整的高溫超導理論。“另一方面，它可以幫助材料科學家開發具有更高臨界溫度的新超導材料，”曼科夫斯基說。“也許不需要冷卻、能夠在室溫下工作的超導材料將不再是夢想。”直到現在，超導磁體、引擎和線纜都必須用液氮或液氦冷卻到遠低于零度的溫度。如果復雜的冷卻設施不再需要，那超導技術就獲得了突破。
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