接近其臨(lin) 界溫度的二維超導體(ti) 暴露於(yu) 太赫茲(zi) 頻率的電磁場中（圖中橙色箭頭）。在金屬光柵（圖中未展示）的幫助下，超導體(ti) 中的自由電子激發形成等離激元。因此，自由電子充當中間介質：它們(men) 彼此相互作用，與(yu) 光相互作用（通過等離激元）以及與(yu) 庫珀對相互作用，如圖中紅色虛線所示。 （圖片來源：基礎科學研究所）

韓國基礎科學研究所（IBS）複雜係統理論物理中心的教授Ivan Savenko報告了一種使用光學工具研究超導體(ti) 特性的理論方法。這一理論被發表在《物理評論快報》（Physical Review Letters）上，其共同作者是Vadim Kovalev博士，來自俄羅斯A.V. Rzhanov半導體(ti) 物理研究所的物理學家。

在某個(ge) 溫度以下（稱為(wei) 臨(lin) 界溫度），材料的電阻可能會(hui) 消失，從(cong) 而表現出超導性能。這個(ge) 溫度往往是極低的，介於(yu) -200攝氏度和-272攝氏度之間。在這樣的低溫下，自由電子通常會(hui) 突然改變其行為(wei) 並配對，形成庫珀對（Cooper pairs）。這種改變表現為(wei) 超導體(ti) 中電流可以在材料中永久循環而不會(hui) 出現損失。

不過，超導特性也可能會(hui) 出現在略高於(yu) 臨(lin) 界溫度時。在這種所謂的波動狀態下，庫珀對開始出現和消失，從(cong) 而大大改變了超導體(ti) 的電導率以及其他特性。在五十多年前，Aslamazov和Larkin提出了一種理論，認為(wei) 波動的超導體(ti) 的電導率是由自由電子和庫珀對介導的。然而，波動的超導性是一個(ge) 極具挑戰性的研究課題，關(guan) 於(yu) 它的研究還在繼續。在這項新的研究中，研究人員提出了一種實驗上可行的光譜學方法來監測電子傳(chuan) 輸現象。

“雖然基於(yu) 電阻的測量和利用磁的測量方法已經可以很好地監視超導體(ti) ，但是很難將光與(yu) 超導結合起來”，Savenko解釋道，“這是一個(ge) 熱門的研究領域，我們(men) 可以期待基礎科學和創新應用的新發現”。

超導和光是兩(liang) 個(ge) 看似無關(guan) 的現象。通常，超導體(ti) 對外部光不是很敏感：它們(men) 隻能與(yu) 外部光發生微弱的相互作用，更多的時候它們(men) 像是反射鏡。然而這項研究表明，位於(yu) 無線電和紅外頻域之間的太赫茲(zi) （THz）頻率的光可以用於(yu) “光學地”探索超導體(ti) 的特性。

研究人員對暴露於(yu) 太赫茲(zi) 波的二維波動半導體(ti) 層的光電響應進行了建模。在接近臨(lin) 界溫度時，新產(chan) 生的庫珀對會(hui) 導致係統的電導率和光吸收發生顯著變化。自由電子充當中間介質，與(yu) 庫珀對和光相互作用。

“我們(men) 開發出的設計非常簡單。因此，我們(men) 相信我們(men) 的發現可以應用於(yu) 多種情況，”Savenko表示，“我們(men) 希望相關(guan) 的實驗可以在不久的將來進行。它應該能夠顯示出電流的改變，或者顯示出反射或透射光譜的改變，這取決(jue) 於(yu) 庫珀對的密度。”

翻譯：邱家曦

審校：戴晨

引進來源：基礎科學研究所

引進鏈接：https://phys.org/news/2020-05-superconductors.html

關(guan) 注【深圳科普】微信公眾(zhong) 號，在對話框：
回複【最新活動】，了解近期科普活動
回複【科普行】，了解最新深圳科普行活動
回複【研學營】，了解最新科普研學營
回複【科普課堂】，了解最新科普課堂
回複【科普書(shu) 籍】，了解最新科普書(shu) 籍
回複【團體(ti) 定製】，了解最新團體(ti) 定製活動
回複【科普基地】，了解深圳科普基地詳情
回複【觀鳥星空体育官网入口网站】，學習(xi) 觀鳥相關(guan) 科普星空体育官网入口网站
回複【博物學院】，了解更多博物學院活動詳情