中佛罗里达大学 信用:CC0公共领域 寻找一种能够在零下数百度或地球中心附近压力等不太极端的条件下工作的超导体，是对一种革命性新能源的探索——一种未来磁悬浮汽车和超高效电网所需的新能源
但是开发这种“室温”超导体是科学尚未实现的壮举
然而，中佛罗里达大学的一名研究人员正在努力使这一目标更接近实现，他的一些最新研究发表在最近的《通信物理学》杂志上
在这项研究中，UCF物理系助理教授中岛康之和其他作者展示了他们可以更近距离地观察“奇怪”金属的变化
这些“奇怪”的金属是特殊的材料，在电阻中表现出不同寻常的温度特性
当许多高温超导体不处于超导状态时，会发现“奇怪的”金属行为，这使得它们对科学家研究某些金属如何成为高温超导体很有用
这项工作很重要，因为对“奇怪”金属相中电子量子行为的洞察，可以让研究人员了解高温超导的机制
“如果我们知道描述这些行为的理论，我们也许能够设计出高温超导体，”中岛说
超导体得名于它们是电的终极导体
与导体不同，它们的电阻为零，就像电子“摩擦”一样，当电流流经铜或金线等导体时，会导致电能损耗
这使得超导体成为向城市供电的理想材料，因为使用无电阻导线可以节省大量能源
强大的超导体也可以悬浮重磁体，为实用和负担得起的磁悬浮汽车、火车等铺平道路
要把导体变成超导体，金属材料必须被冷却到极低的温度才能失去所有的电阻，这是一个突然的过程，物理学还没有发展出一个全面的理论来解释
进行切换的这些临界温度通常在-220至-480华氏度的范围内，并且通常涉及使用液氮或氦气的昂贵且笨重的冷却系统
一些研究人员已经获得了工作温度约为59华氏度的超导体，但它在地球表面的压力也超过200万倍
在这项研究中，Nakajima和研究人员能够测量和表征非超导材料(一种铁pnictide合金)的“奇怪”金属状态下的电子行为，在量子临界点附近，电子从具有可预测的个体行为转变为在量子力学波动中集体移动，这在理论上对科学家来说是一个挑战
研究人员能够通过使用一种独特的金属混合物来测量和描述电子的行为，在这种金属混合物中，镍和钴在一种叫做掺杂的过程中代替了铁，从而产生了一种铁磷合金，这种合金在-459℃时不会超导
华氏63度，远低于导体成为超导体的温度
“我们使用了一种合金，一种高温铁基超导体的相对化合物，在这种情况下，铁、钴和镍的成分比例经过微调，因此即使接近绝对零度也没有超导性，”中岛康介说
“这使我们能够接近量子涨落控制电子行为的临界点，并研究它们在化合物中的行为
" 他们发现电子的行为没有被任何已知的理论预测所描述，但是电子穿过材料的散射速率可以与所谓的普朗克耗散离子相关联，普朗克耗散离子是物质传输能量速度的量子速度极限
“我们观察到的量子临界行为非常不寻常，完全不同于已知量子临界材料的理论和实验，”中岛说
“下一步是绘制这个铁硅化物合金系统中的掺杂相图
" “最终目标是设计更高温度的超导体，”他说
“如果我们能做到这一点，我们就能以低成本将它们用于磁共振成像扫描、磁悬浮、电网等等
" 中岛康介说，解开预测“奇怪”金属电阻行为的方法不仅会促进超导体的发展，还会为其他量子级现象背后的理论提供信息
“最近的理论发展通过普朗克耗散显示了黑洞、引力和量子信息理论之间惊人的联系，”他说
“因此，对‘奇怪’金属行为的研究也成为这方面的热门话题
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