尋找超導體可以在極端條件下比下工作的溫度降低到零下或附近的壓力像地球的中心是一個革命性的新追求供電需要的磁性懸浮汽車和高效電網的未來。

但是，開發這種“室溫”超導體是科學尚未實現的壯舉。

然而，中佛羅里達大學的一位研究人員正在努力使這一目標更接近實現，他的一些最新研究最近發表在《通訊物理學》雜誌上。

在這項研究中，UCF物理系的助理教授Yasuyuki Nakajima和合著者表示，他們可以更近距離地觀察“奇怪”金屬中發生了什麼。

這些“奇怪的”金屬是一種特殊的材料，在電阻方面表現出不尋常的溫度行為。在許多高溫超導體中，當它們不處於超導狀態時，就會發現這種“奇怪的”金屬行為，這對研究某些金屬如何成為高溫超導體的科學家很有用。

這項工作很重要，因為對“奇怪”金屬相中電子的量子行為的洞察，可以讓研究人員瞭解在更高溫度下超導的機制。

“如果我們知道描述這些行為的理論，我們就可以設計高溫超導體，”Nakajima說。

超導體得名於它們是電的終極導體。與導體不同的是，它們的電阻為零，這就像電子“摩擦”一樣，當電流流過銅線或金線等導體時，就會失去能量。

這使得超導體成為城市供電的理想材料，因為使用無電阻導線節省的能源將是巨大的。

強大的超導體也能使重磁體懸浮，為實用和經濟的磁懸浮汽車、火車等鋪平了道路。

要把導體變成超導體，必須把金屬材料冷卻到極低的溫度，從而失去所有的電阻，這是一個物理學尚未發展出全面理論來解釋的突然過程。

開關的臨界溫度通常在華氏零下220度到零下480度之間，通常需要使用昂貴而笨重的液氮或氦冷卻系統。

一些研究人員已經研製出了可以在華氏59度左右工作的超導體，但它的壓力也是地球表面壓力的200多萬倍。

在這項研究中,研究人員只是能夠測量和描述在一個“奇怪”的金屬中電子行為的非超導材料、鐵磷族元素化物合金、量子臨界點附近的電子開關的可預測的,個人行為集體運動的量子力學的波動挑戰科學家從理論上描述。

研究人員能夠測量和描述電子的行為透過使用一個獨特的混合金屬鎳和鈷被代替鐵這一過程被稱為摻雜,因此建立一個鐵磷族元素化物合金的導電性不-459.63華氏度,遠低於在哪個點導體通常成為超導體。

Nakajima說:“我們使用了一種合金，一種高溫鐵基超導體的相對化合物，在這種情況下，鐵、鈷和鎳的成分比例經過微調，所以超導性甚至不會接近絕對零度。”“這讓我們能夠到達一個臨界點，在這個臨界點上量子漲落控制著電子的行為，並研究它們在化合物中的行為。”

他們發現，電子的行為並沒有被任何已知的理論預測所描述，但電子在物質中傳輸的散射速率可以與所謂的普朗克耗散有關，即物質傳輸能量的量子速度極限。

“我們觀察到的量子臨界行為很不尋常，完全不同於已知量子臨界材料的理論和實驗，”Nakajima說。下一步是繪製這一鐵pnictide合金體系的摻雜相圖。

“最終的目標是設計更高溫度的超導體，”他說。“如果我們能做到這一點，我們就可以用低成本將它們用於磁共振成像掃描、磁懸浮、電網等等。”

解開預測“奇怪”金屬的電阻行為的方法不僅會改善超導體的發展，還會為其他量子級現象背後的理論提供資訊，Nakajima說。

他說:“最近的理論發展表明，透過普朗克耗散，黑洞、引力和量子資訊理論之間有著驚人的聯絡。”“因此，‘奇怪’金屬行為的研究也成為了這一背景下的熱門話題。”