铝“超级原子”——高温超导体的新发现

　　南加州大学(USC)的科学家们向发现铝超级原子，有望实现室温超导。

　　南加州大学(USC)的科学家们向发现一种新的超导材料又迈进了一步。这种材料可以在相对较高的温度下工作,可能应用于物理研究、医学成像和高性能电子产品。

　　超导体能够携带电力并且没有电阻,用于核磁共振成像,磁悬浮列车和粒子加速器等方面。超导在电力传输过程中不会产生热量，没有能量的浪费，但其只能在接近绝对零度的温度下工作，这就限制了它的应用。三十年前，人们发现了所谓的“高温超导”。但这个名称是具有欺骗性的，因为这种材料需要在135 K (即-135 °C 或 -210 °F) 的温度下才能工作，仍无法应用于电子产品。

　　现在,南加州大学Vitaly Kresin教授领导的研究小组已经发现了另一类能够在相对较高的温度下工作的超导体。他们发现，单个铝原子只能在极低的温度下（大约1K）表现出超导性能，但是铝的“超级原子”（由等间距的一群原子构成，表征为一个单个原子）可以在高达100K的温度下转变为超导。

　　超导材料内发生在材料内部存在所谓的库伯对的情况下。这些电子对以十分微弱的力相互吸引，在碰到材料内部的缺陷时，就会激活材料的超导能力。这种激活机制不会使电子偏离正轨，因此也不会损失热量。由于这种电子间的引力只会在特定条件下产生且非常微弱，所以少量的外部能源（通常以热能的形式存在）就可以 打破这种平衡。这就是为什么超导体只能在极低温度下工作的原因。

　　Kresin和他的团队之间建立一系列包含32到95个原子的铝超级原子 。通过对包含37个、44个、66个和68个铝原子的超级原子的研究，科学家们发现，库珀配对产生,将材料就会转变成超导体。

　　研究人员认为，类似的，其他金属的超级原子也可能产生这种可在较高温度下工作的超导体。铝超级原子转变为超导的临界温度为100K(-280 °F, -173 °C)，不同金属的临界温度应该不同。我们希望这一临界值能够比100K高。

　　“100K不是温度提高的门槛值,这只是一个开始”Kresin说。

　　如果这些材料的超导体能够在室温下工作,它们可能会在电子、医学成像、显微镜和电动马达等众多方面对世界产生巨大的影响。