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5月21日，記者從南方科技大學獲悉，由薛其坤院士、中國科學技術大學教授何俊峰、南方科技大學副教授陳卓昱共同領銜的研究團隊，首次在鎳氧化物高溫超導薄膜中直接觀測到無節(jié)點超導能隙，并發(fā)現電子-玻色子耦合現象。相關研究成果于當日發(fā)表在《科學》上。

據悉，這一發(fā)現為“超導能隙對稱性”和“超導配對機制”這兩個高溫超導核心問題提供了重要實驗證據，對深入理解高溫超導機理具有重要的科學意義，同時也是推動超導技術更廣泛應用的基礎。

超導體中，電子兩兩“配對”，結伴而行。這種“配對”行為是超導現象的根本。然而，在高溫超導體中，電子為何配對、以何姿態(tài)配對，至今仍是物理學最大的謎團之一。

“超導體中電子通過配對可以節(jié)省能量，所節(jié)省的這部分能量便是超導能隙?！标愖筷沤榻B，“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’。”

據介紹，傳統超導體能隙完全打開、沒有能隙為零的節(jié)點，屬于s波對稱性，而銅基高溫超導體長期被認為存在節(jié)點，屬于d波對稱性。

“因此，能隙有沒有節(jié)點是判別高溫超導物理起源的關鍵指標?！标愖筷沤榻B，此項研究首次在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，更符合s波（或s±波）對稱性。

據悉，雖然同為高溫超導，鎳基超導和銅基超導在配對機制上或非完全一脈相承。

電子如何配對，是破解高溫超導之謎的另一關鍵。理論上，電子配對機制分兩類：一類無需媒介，一類則需要媒介傳遞。

“我們在費米能級以下約70 meV處捕捉到了一個典型‘能帶扭折’譜學信號，正是電子與某種玻色子發(fā)生耦合相互作用留下的‘指紋’?！标愖筷沤榻B，“這證實了鎳基高溫超導中存在電子-玻色子耦合，提示其電子配對很可能是由某種媒介所促成?！?/p>

另悉，這一發(fā)現為解答電子如何配對提供了重要的實驗證據。目前，研究團隊已經通過這些“指紋”找到媒介留下的痕跡。下一步，確認充當配對媒介的玻色子究竟是什么，或將成為最終闡明高溫超導物理機制的關鍵所在。