【深圳特区报】薛其坤院士领衔，连环突破“世纪难题” 我国科学家在镍基高温超导机理研究又有新成果
近日，我国科学家在凝聚态物理领域的“世纪难题”——高温超导机理研究中取得连环突破。5月21日，国际学术期刊《Science》在线发表中国科学技术大学与南方科技大学合作的最新科研成果，研究团队首次在镍氧化物高温超导薄膜中直接观测到无节点超导能隙，并发现了电子—玻色子耦合现象。
论文由薛其坤院士与中国科学技术大学何俊峰教授、南方科技大学陈卓昱副教授共同担任通信作者。这一发现为“超导能隙对称性”和“超导配对机制”这两个高温超导核心问题提供了重要实验证据，为深入理解高温超导机理奠定了关键实验基础，并将有望推动超导技术更广泛的应用。
超导能隙的对称性，是理解超导本质的核心。电子在超导体中两两配对，犹如跳双人舞——传统超导体跳的是“圆舞曲”，电子无论朝哪个方向都“手拉得一样紧”，能隙处处不为零，即s波对称性；铜基高温超导体则更像“探戈”，在某些特定方向上电子会“松手”、能隙归零，留下所谓“节点”，对应d波对称性。
能隙有无节点，是判别高温超导物理属性的关键指标。此项研究首次在RP双层镍基高温超导薄膜中给出明确答案：其超导能隙没有节点，更符合s波（或s±波）对称性。这意味着，同为高温超导，镍基与铜基的配对机制也许并非一脉相承。
电子如何配对，是破解高温超导之谜的又一关键。电子本身带负电、彼此相斥，要让它们克服斥力结伴起舞，理论上有两类机制：一类无需“中间人”，电子在特殊环境中自行配对（如共振价键理论）；另一类则需要某种玻色子充当媒介、牵线搭桥传递吸引力。研究团队在实验中捕捉到一个关键的谱学信号——“能带扭折”：原本平滑的电子能量曲线在费米能级以下约70meV处出现明显拐点，正是电子与玻色子耦合留下的“指纹”，证实镍基高温超导中存在电子—玻色子耦合，强烈提示其电子配对很可能由“中间人”促成。下一步，确认这位“中间人”究竟是哪种玻色子，或将成为最终阐明高温超导物理机制的关键所在。
（作者：深圳特区报&读特记者 焦子宇）