5月22日消息，中國科學技術(shù)大學與南方科技大學研究團隊首次在鎳氧化物高溫超導薄膜中觀測到無節(jié)點超導能隙，并發(fā)現(xiàn)了電子-玻色子耦合現(xiàn)象。這是高溫超導機理研究領(lǐng)域的關(guān)鍵性突破。

相關(guān)成果5月22日在線發(fā)表于國際學術(shù)期刊《科學》。

　　論文由薛其坤院士與中國科學技術(shù)大學何俊峰教授、南方科技大學陳卓昱副教授共同擔任通信作者。

　　這一發(fā)現(xiàn)為“超導能隙對稱性”和“超導配對機制”這兩個高溫超導關(guān)鍵問題提供了重要實驗證據(jù)。超導體里，電子兩兩“配對”，結(jié)伴而行。然而，電子為什么愿意配對、以什么姿態(tài)配對，至今仍是物理學最大的謎團之一。為破解這個謎，科學家盯住了兩個重要問題：

　　第一個問題是：電子以什么姿態(tài)配對？超導體中，電子通過配對可以節(jié)省能量。節(jié)省的這部分能量就是超導“能隙”。我們可以把電子配對想象成跳雙人舞，而能隙的對稱性，就是它們的“舞姿”。傳統(tǒng)超導體的電子跳的是“圓舞曲”（s波對稱性），能隙處處不為零；而銅基高溫超導體的電子跳的則是“探戈”（d波對稱性），在某些特定的方向上，能隙變?yōu)榱肆恪梢韵胂蟪稍谶@些方向上電子會“松手”，物理上將能隙零點稱為“節(jié)點”。這項研究首次在RP雙層鎳基高溫超導薄膜中給出了明確答案：其超導能隙沒有節(jié)點，電子們跳得更像是“圓舞曲”。這意味著，鎳基超導和銅基超導在配對機制上并不是完全一脈相承。

　　第二個問題是：電子牽手有沒有“中間人”？電子本身都帶負電，理應互相排斥。研究團隊在實驗中捕捉到了一個關(guān)鍵的譜學信號——“能帶扭折”。這就像一條原本平滑的電子能量曲線上，突然出現(xiàn)了一個明顯的拐點。這個出現(xiàn)在特定位置的拐點，正是電子與某種玻色子發(fā)生耦合相互作用留下的“指紋”。這證實了鎳基高溫超導中存在電子-玻色子耦合，強烈提示其電子配對很可能是由“中間人”促成的。

　　研究人員表示，這一突破為深入理解高溫超導機理奠定了關(guān)鍵實驗基礎(chǔ)，并有望推動超導技術(shù)的廣泛應用。