傳統的超導性是指材料在沒有任何可測量電阻的情況下傳導電流，這一現象于 1911 年被發現，當時萊頓大學的物理學家 Heike Onnes 注意到，在絕對零以上 4.2 度的溫度下，汞的電阻消失。 這是奇怪且出乎意料的，因為通常情況下，流過金屬的電子會撞擊原子或晶體結構中的不規則部分，從而產生所謂的電阻。 直到 1957 年，物理學家巴丁 ()、庫珀 () 和施里弗 () 才解釋了這種現象，他們展示了電子在流過晶體時如何通過晶格中的振動在一定距離處相互感知，從而使它們耦合并形成所謂的“電子”。庫珀對。
高溫超導體
除了電子之外，庫珀對還可以合并形成一個在晶體中移動的大集體。 這個集體比單個原子或缺陷大得多，并且感覺不到它們。 這有點像巨浪暢通無阻地穿過水體，而較小的波浪會被個別船只阻擋。 出乎意料的是，1986年，瑞士物理學家貝德諾茲和穆勒發現了一種超導材料，其溫度異常“溫暖”，達到絕對零以上90度。 這個溫度足以說明高溫超導性。 若臨界溫度可升至室溫。
這項技術預計將在技術領域有廣泛的應用，從幾乎無損的電力線到懸浮火車。 但這并沒有實現，一些應用正在慢慢推向市場，但臨界溫度卻停滯不前，也許是因為盡管進行了數十年的實驗和理論研究，理論物理學家至今仍未完全理解非常規超導性。 眾所周知，這些超導體中的庫珀對比傳統超導體中的庫珀對小得多且稀疏。
約瑟夫森掃描隧道顯微鏡
人們多年來一直在談論這種不均勻性，為了最終將其可視化，艾倫的團隊使用特殊的掃描隧道顯微鏡 (STM) 通過在表面上移動微小的尖端來對樣品進行成像。 當針掃描表面時，測量局部特性，產生原子分辨率的圖像。 這種特殊類型的掃描隧道顯微鏡稱為約瑟夫森掃描隧道顯微鏡，其尖端覆蓋有超導鉛。
約瑟夫森掃描隧道顯微鏡利用約瑟夫森效應：兩個超導電流可以穿過一個小的非導電間隙，在這種情況下是尖端和樣品之間的間隙。 通過仔細測量約瑟夫森電流，可以測量庫珀對的密度。 使用其他顯微鏡，可以同時繪制庫珀對的相干性，這是其穩定性的衡量標準。
布洛克·庫珀對
每張圖像都是大約 3 天前掃描的，顯示出非常不均勻的相干性和密度。 為了排除這種現象是由晶體本身的不均勻性引起的可能性庫珀物理學家庫珀物理學家，物理學家還對原子進行了成像，但結果卻完全不同。 這表明，不均勻性不僅僅是晶格的結果，而且是庫珀對本身的特性。 約瑟夫森掃描隧道顯微鏡以前已經被制造和使用過，但在分辨率和可靠性方面無法產生這些圖像，正是許多技術進步的總和使我們能夠做到這一點。
還要選擇正確的樣品。 精心挑選的碲化鐵（FeSe）是一種高溫超導體，但相對簡單。 這些發現可以進一步幫助物理學家簡和像他這樣的理論家解開這個謎團。 艾倫希望很快就能用顯微鏡來研究其他材料，就像一個新的鏡頭、一個新的顯微鏡。 最后，可以研究以前從未見過的超導性的關鍵特性。
博科院｜研究/來自：萊頓大學參考期刊《》 DOI: 10.1038/-019-1408-8 博科院｜科學、技術、科學研究、科普
