传统的超导性是指材料在没有任何可测量电阻的情况下传导电流，这一现象于 1911 年被发现，当时莱顿大学的物理学家 Heike Onnes 注意到，在绝对零以上 4.2 度的温度下，汞的电阻消失。 这是奇怪且出乎意料的，因为通常情况下，流过金属的电子会撞击原子或晶体结构中的不规则部分，从而产生所谓的电阻。 直到 1957 年，物理学家巴丁 ()、库珀 () 和施里弗 () 才解释了这种现象，他们展示了电子在流过晶体时如何通过晶格中的振动在一定距离处相互感知，从而使它们耦合并形成所谓的“电子”。库珀对。
高温超导体
除了电子之外，库珀对还可以合并形成一个在晶体中移动的大集体。 这个集体比单个原子或缺陷大得多，并且感觉不到它们。 这有点像巨浪畅通无阻地穿过水体，而较小的波浪会被个别船只阻挡。 出乎意料的是，1986年，瑞士物理学家贝德诺兹和穆勒发现了一种超导材料，其温度异常“温暖”，达到绝对零以上90度。 这个温度足以说明高温超导性。 若临界温度可升至室温。
这项技术预计将在技术领域有广泛的应用，从几乎无损的电力线到悬浮火车。 但这并没有实现，一些应用正在慢慢推向市场，但临界温度却停滞不前，也许是因为尽管进行了数十年的实验和理论研究，理论物理学家至今仍未完全理解非常规超导性。 众所周知，这些超导体中的库珀对比传统超导体中的库珀对小得多且稀疏。
约瑟夫森扫描隧道显微镜
人们多年来一直在谈论这种不均匀性，为了最终将其可视化，艾伦的团队使用特殊的扫描隧道显微镜 (STM) 通过在表面上移动微小的尖端来对样品进行成像。 当针扫描表面时，测量局部特性，产生原子分辨率的图像。 这种特殊类型的扫描隧道显微镜称为约瑟夫森扫描隧道显微镜，其尖端覆盖有超导铅。
约瑟夫森扫描隧道显微镜利用约瑟夫森效应：两个超导电流可以穿过一个小的非导电间隙，在这种情况下是尖端和样品之间的间隙。 通过仔细测量约瑟夫森电流，可以测量库珀对的密度。 使用其他显微镜，可以同时绘制库珀对的相干性，这是其稳定性的衡量标准。
布洛克·库珀对
每张图像都是大约 3 天前扫描的，显示出非常不均匀的相干性和密度。 为了排除这种现象是由晶体本身的不均匀性引起的可能性库珀物理学家库珀物理学家，物理学家还对原子进行了成像，但结果却完全不同。 这表明，不均匀性不仅仅是晶格的结果，而且是库珀对本身的特性。 约瑟夫森扫描隧道显微镜以前已经被制造和使用过，但在分辨率和可靠性方面无法产生这些图像，正是许多技术进步的总和使我们能够做到这一点。
还要选择正确的样品。 精心挑选的碲化铁（FeSe）是一种高温超导体，但相对简单。 这些发现可以进一步帮助物理学家简和像他这样的理论家解开这个谜团。 艾伦希望很快就能用显微镜来研究其他材料，就像一个新的镜头、一个新的显微镜。 最后，可以研究以前从未见过的超导性的关键特性。
博科院｜研究/来自：莱顿大学参考期刊《》 DOI: 10.1038/-019-1408-8 博科院｜科学、技术、科学研究、科普
