科學(xué)家2月26日稱，他們發(fā)現(xiàn)兩種不同的物理參數(shù)對(duì)高溫超導(dǎo)材料的電子特性具有類似的作用。該結(jié)果表示，這些材料中的聲子（phonons）對(duì)其超導(dǎo)電性至關(guān)重要。在新出版的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院刊》上，美國(guó)卡內(nèi)基研究所、中國(guó)華南理工大學(xué)和香港中文大學(xué)科學(xué)家發(fā)表的研究報(bào)告表明，壓力和氧原子同位素替代均能改變超導(dǎo)體的特性。
　　
　　超導(dǎo)體的電阻在導(dǎo)體處于一定溫度時(shí)會(huì)完全消失，這時(shí)電子可在導(dǎo)體中自由流動(dòng)，科學(xué)家將出現(xiàn)電阻消失時(shí)的溫度稱為超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度。早期傳統(tǒng)超導(dǎo)體的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度很低，在絕對(duì)溫度20度以下。1986年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一組基于陶瓷和銅氧化物的高溫超導(dǎo)體。迄今為止，人們尚不清楚這些材料為何能具有很高的轉(zhuǎn)變溫度。
　　
　　高溫超導(dǎo)材料可以通過摻雜來改變其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，摻雜是在超導(dǎo)材料中增加帶電粒子（帶負(fù)電為電子，正電荷為空穴）。只有在特定量的摻雜區(qū)域，各種超導(dǎo)材料的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度才達(dá)到最大值。超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度和同位素效應(yīng)均明顯地依賴于摻雜量的多少，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度越大，對(duì)應(yīng)的同位素效應(yīng)越小。
　　
　　中美科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，反鐵磁背景下的聲子模型可以非常好地解釋同位素效應(yīng)的摻雜依賴行為以及不同類型的超導(dǎo)材料同位素效應(yīng)的差異。研究表明，各種材料電子結(jié)構(gòu)的差異是導(dǎo)致其超導(dǎo)性質(zhì)不同的根本原因。該項(xiàng)研究因而為銅氧化物高溫超導(dǎo)體在常壓和高壓條件下的同位素效應(yīng)提供了一個(gè)統(tǒng)一的圖像。
　　
　　研究報(bào)告的主要作者陳曉嘉博士說：“科學(xué)家從1987年便開始力圖了解決定超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的特性。在此次研究中，我們發(fā)現(xiàn)用氧原子－18代替超導(dǎo)體分層結(jié)構(gòu)中的氧原子－16后，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度發(fā)生了變化。同時(shí)，壓力效應(yīng)和同位素效應(yīng)對(duì)于高溫超導(dǎo)電性具有同等重要的作用。”