科学家找到优化超导材料的新方法

　　在低温环境中实现超导后的物体会悬浮在磁场中
　　#科技快讯# 镍酸盐是新的一类前景很好的超导体材料。维也纳工业大学（Vienna University of Technology）的研究人员找到办法，终于可以用理论模型描述这种材料内部的电子结构，从而进行大量的研究计算，不断优化材料特性。
　　即使经过了三十多年的研究，高温超导材料仍然是材料物理学领域的一大难题。究竟是什么机制促使某一种材料出现超导状态，科学家并不明确，很多研究是基于不断的尝试和运气。
　　至今科学家尝试了很多超导材料，比如好几年前，铜酸盐是热门的材料；近两年，镍酸盐比较热门。不管是什么材料，科学家知道都需要非常低的温度才能激发它们的超导特性，要接近绝对零度（零下273摄氏度左右）。
　　研究人员取得一些进展实现的所谓＂高温超导＂，也需要零下200多摄氏度的低温，相对室温来说仍然是非常低的温度，只是相对于零下273度那样的绝对低温，条件已经放宽了许多，所以叫做高温超导。
　　不断优化超导材料，比如提高实现超导的温度（也叫超导临界温度），是研究人员要长期面对的工作。现在已经有了一些理论模型，能够描述超导体的特性，并使用电脑计算辅助研究。
　　即使有了这些模型，还必须知道每一种特定材料最重要的参数值才能进行计算，可是这很难。对于镍酸盐来说，＂电荷转移能＂这个参数就很重要。维也纳工业大学物理学教授库内什（Jan Kuneš）解释说：＂这个参数告诉我们，需要向系统增加多少能量，才能把一个电子从镍原子转移到氧原子上。＂
　　麻烦的是，这个数值无法直接测量到，所以用理论模型进行的各种运算变得太复杂且不准确。
　　这份研究找到方法间接地测到了这个参数：当研究人员用X光照射材料的时候，其光谱成分的变化取决于＂电荷转移能＂并对其相当敏感。所以，研究人员通过对X光照射的结果进行测量和计算，间接地得出＂电荷转移能＂这个参数值。
　　研究人员把得到的＂电荷转移能＂参数代入他们的理论模型，得到一个很准确的计算模型。＂有了这个模型，我们可以从电子层面了解超导材料的工作机制。＂库内什说，＂比如，哪些轨道起到决定性作用？那些参数会影响细节？这些问题都是优化超导材料需要回答的问题。有了这个模型，将来我们就可能造出超导临界温度提高很多的镍酸盐超导新材料。＂
　　这份研究10月13日发表于《物理评论X》（Physical Review X）。