一個由美國、俄羅斯、德國和比利時的科學(xué)家組成的研究小組，在溫度接近絕對零度和強(qiáng)磁場狀態(tài)下，從氮化鈦薄膜中發(fā)現(xiàn)了超絕緣現(xiàn)象，奇怪的是，超絕緣現(xiàn)象是由超導(dǎo)現(xiàn)象引起的。該項(xiàng)科研成果發(fā)表在近期出版的英國《自然》雜志上。

　　1911年，荷蘭物理學(xué)家卡茂林-昂尼斯意外地發(fā)現(xiàn)，將汞冷卻到-268.98℃時，汞的電阻會突然消失，從而首次發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)現(xiàn)象。

　　1957年，美國伊利諾斯大學(xué)的巴丁、庫柏和斯里弗提出了著名的“巴庫斯超導(dǎo)量子理論”，他們認(rèn)為，在超導(dǎo)態(tài)金屬中電子以晶格波為媒介相互吸引而形成電子對，無數(shù)電子對相互重疊又常?；Q搭配對象形成一個整體，電子對作為一個整體的流動產(chǎn)生了超導(dǎo)電流。由于拆開電子對需要一定能量，因此超導(dǎo)體中基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間存在能量差，即能隙。這一理論的提出使超導(dǎo)研究進(jìn)入了一個新的階段。

　　1962年，年僅20多歲的劍橋大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理研究生約瑟夫遜提出，在超導(dǎo)結(jié)中電子對可以通過氧化層形成無阻的超導(dǎo)電流，這個現(xiàn)象稱作直流約瑟夫遜效應(yīng)。

　　超導(dǎo)現(xiàn)象研究中的上述三次重大發(fā)現(xiàn)與近期多國科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)有何關(guān)系？表面上看，雖然研究結(jié)果相反，但從整體上看是一致的。

　　研究人員將氮化鈦薄膜冷卻到接近絕對零度的狀態(tài)，也就是說符合瑟夫遜效應(yīng)，在這樣的薄膜上外加直流電后發(fā)現(xiàn)，電流無損耗地經(jīng)過薄膜，薄膜中產(chǎn)生了超導(dǎo)現(xiàn)象。但具有瑟夫遜效應(yīng)的氮化鈦薄膜只是一種理想模型,實(shí)際上的薄膜是一種微小尺寸的顆粒結(jié)構(gòu)，在低溫環(huán)境下顆粒是一種超導(dǎo)磁疇，并被絕緣區(qū)包圍。

　　研究人員將薄膜置于0.9特斯拉(為地球磁場2000倍)的強(qiáng)磁場、溫度為70mK(K為絕對溫度)的環(huán)境中后發(fā)現(xiàn)，薄膜的表現(xiàn)就像普通的絕緣體一樣，但當(dāng)溫度降低到20mK后發(fā)現(xiàn)，電流急劇接近零，也就是電阻無限增大。原來，這里發(fā)生了量子現(xiàn)象，出現(xiàn)了與超導(dǎo)完全相反的現(xiàn)象???超絕緣。雖然這很奇怪，但超絕緣效應(yīng)在實(shí)驗(yàn)中與超導(dǎo)現(xiàn)象同時存在，因?yàn)榇女犎匀痪哂谐瑢?dǎo)性。

　　超絕緣現(xiàn)象具有多大的穩(wěn)定性？眾所周知，當(dāng)溫度高于臨界溫度、外界磁場高于臨界場和外加電流高于臨界電流的情況下，超導(dǎo)現(xiàn)象將被破壞。研究發(fā)現(xiàn)，在某些狀態(tài)，超絕緣現(xiàn)象也存在類似的情況。

　　研究人員指出，盡管上述研究目前只是基礎(chǔ)研究，但該超絕緣現(xiàn)象的實(shí)際應(yīng)用非常重要，它能解決一系列化學(xué)電源上的重大問題。