當(dāng)金屬中的電子成對并無阻力地在材料中移動時就會發(fā)生超導(dǎo)現(xiàn)象。但故事可能比我們想象的要多，因為德國的科學(xué)家們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，電子也可以組合成四人家庭以創(chuàng)造出一種新的物質(zhì)狀態(tài)，另外還有可能創(chuàng)造出一種新的超導(dǎo)性。

導(dǎo)電性是衡量電子在一種材料中移動的容易程度。但即使在像黃金這樣的良好導(dǎo)體的材料中，電子仍會遇到一些阻力。不過超導(dǎo)體能夠消除所有這些障礙并在超低溫下提供零阻力。

電子之所以能夠如此容易地在超導(dǎo)體中移動，是因為它們通過一種被稱為庫珀配對的量子效應(yīng)而配對。在這種情況下，它們提高了干擾電子所需的最小能量--如果材料足夠冷，它的原子就沒有足夠的熱能來干擾這些庫珀對，允許電子自由流動而不損失能量。

但在新研究中，來自德國德累斯頓大學(xué)和維爾茨堡大學(xué)的研究人員卻有著一個迷人的發(fā)現(xiàn)。他們在一種特殊類型的超導(dǎo)體中發(fā)現(xiàn)庫珀對本身正在配對并形成由四個電子組成的家庭。

“當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)突然有四個電子而不是兩個電子形成了一個鍵時，我們首先認(rèn)為這是一個測量錯誤，”這項研究的首席研究員Henning Klauss說道，“但是我們用越多的方法來確認(rèn)這個結(jié)果，就越清楚這必須是一個新的現(xiàn)象：所有的數(shù)據(jù)都跟同一個結(jié)果一致。現(xiàn)在我們知道，某些金屬中的四粒子電子家族在冷卻到超低溫度時創(chuàng)造了一種全新的物質(zhì)狀態(tài)。”

這一發(fā)現(xiàn)則是在一種含有鋇、鉀、鐵和砷的超導(dǎo)金屬中發(fā)現(xiàn)的，該金屬屬于被稱為鐵磷族元素化物的一類。這種現(xiàn)象大概在十年前就已經(jīng)在理論上被預(yù)測了，但直到現(xiàn)在還沒有出現(xiàn)實驗證據(jù)。研究人員隨后花了兩年時間，他們使用了七種不同的方法確認(rèn)了這一發(fā)現(xiàn)。

這一團隊表示，這些電子族可能會開啟一個新的超導(dǎo)分支以及一系列利用它的先進設(shè)備。但在此之前，仍有大量的工作要做來解開它是如何工作的、它發(fā)生在哪些材料中以及它如何能夠被調(diào)用。

“人們可以假設(shè)，我們的結(jié)果將導(dǎo)致一個全新的研究方向，如尋找具有四個相連電子的其他金屬或探索需要如何改變材料來創(chuàng)造一個電子家族。從純理論的角度來看，用我們的電子族也可以實現(xiàn)一種全新的超導(dǎo)性。唯一可以肯定的是，由于其新的聚合狀態(tài)，鐵磷族元素化物非常適合用于量子傳感器等技術(shù)，”Klauss說道。

關(guān)鍵詞： 電子家族 物質(zhì)狀態(tài) 超導(dǎo)性 零阻力