(央廣訊)科學家一直在尋找零電阻、無能量損耗的超導體。近日陽明交大電子物理系教授仲崇厚研究團隊,成功解開銅酸鹽(cuprates)中奇異金屬量子臨界狀態的形成機制,不但登上英國物理學會出版的國際頂尖期刊,也是最高瀏覽次數的論文之一;他也受邀於暑假期間赴加拿大演講此議題,這項台灣獨立研究的成果受到國際上相當大的關注。
普通金屬在導電過程中,電子會互相碰撞產生阻力並導致能量損耗;相對地,超導體能實現零電阻且完全抗磁,大幅降低能量損失。然而材料要達到這種理想狀態,必須在「超導臨界溫度」以下才能實現。因此科學家不斷試圖提升超導臨界溫度,期望找到能在室溫常壓下也能維持超導狀態的材料。
陽明交大電子物理系教授仲崇厚指出,銅酸鹽高溫超導體,是目前在常壓下擁有最高超導臨界溫度的材料,銅酸鹽材料在進入超導狀態前,會呈現一種特別的「奇異金屬態」,這也被視為是高溫超導體形成的前身,越來越多物理學家認為,破解奇異金屬態的成因是解開高溫超導體機制的關鍵。
研究團隊兩年前提出「量子臨界糾纏態」(quantum critical entangled state) 就是奇異金屬本質的創新理論。這種狀態源於材料內部兩種量子態—磁性自旋液體態與普通金屬態的激烈競爭。當這兩種量子態勢均力敵時,電子會因量子擾動而呈現高度量子糾纏的特殊行為,最終形成量子臨界點,形成「普朗克奇異金屬態」(Planckian strange metal phase),在此階段,電子間的碰撞機率與溫度呈線性正比,這種奇特的量子臨界糾纏狀態正是進入高溫超導前的關鍵階段。
仲崇厚說,最新研究首度成功解釋銅酸鹽高溫超導體關於「奇異金屬態」的實驗數據與現象,破解高溫超導體中的超導性是如何從奇異金屬態演變而來提供最有力的線索。他強調,這是國內完全獨立研究的成果,在國際間受到相當大的關注。他說:『(原音)這是完全國內獨立研究的成果,在國際間受到滿多關注,我最近也被邀請在暑假去演講這方面的研究成果,是在加拿大。』
此研究是由仲崇厚帶領中研院張永業博士後研究員、阮文浩博士後研究員及Dr. Kim Remund博士後研究員獨立完成的原創研究,4月獲刊英國物理學會出版的國際頂尖期刊《Reports on Progress in Physics》(物理學進展報告),更登上焦點報導被列為瀏覽次數最多論文之一。