科技日报记者 罗云鹏 吴长锋

5月21日，记者从南方科技大学获悉，由薛其坤院士、中国科学技术大学教授何俊峰、南方科技大学副教授陈卓昱共同领衔的研究团队，首次在镍氧化物高温超导薄膜中直接观测到无节点超导能隙，并发现电子-玻色子耦合现象。相关研究成果于当日发表在《科学》上。

镍基高温超导薄膜晶体结构（背景）与无节点超导能隙测量。研究团队供图

据悉，这一发现为“超导能隙对称性”和“超导配对机制”这两个高温超导核心问题提供了重要实验证据，对深入理解高温超导机理具有重要的科学意义，同时也是推动超导技术更广泛应用的基础。

超导体中，电子两两“配对”，结伴而行。这种“配对”行为是超导现象的根本。然而，在高温超导体中，电子为何配对、以何姿态配对，至今仍是物理学最大的谜团之一。

“超导体中电子通过配对可以节省能量，所节省的这部分能量便是超导能隙。”陈卓昱介绍，“我们可以把电子配对想象成跳双人舞，而能隙的对称性，就是它们的‘舞姿’。”

据介绍，传统超导体能隙完全打开、没有能隙为零的节点，属于s波对称性，而铜基高温超导体长期被认为存在节点，属于d波对称性。

“因此，能隙有没有节点是判别高温超导物理起源的关键指标。”陈卓昱介绍，此项研究首次在RP双层镍基高温超导薄膜中给出了明确答案：其超导能隙没有节点，更符合s波（或s±波）对称性。

据悉，虽然同为高温超导，镍基超导和铜基超导在配对机制上或非完全一脉相承。

电子如何配对，是破解高温超导之谜的另一关键。理论上，电子配对机制分两类：一类无需媒介，一类则需要媒介传递。

“我们在费米能级以下约70 meV处捕捉到了一个典型‘能带扭折’谱学信号，正是电子与某种玻色子发生耦合相互作用留下的‘指纹’。”陈卓昱介绍，“这证实了镍基高温超导中存在电子-玻色子耦合，提示其电子配对很可能是由某种媒介所促成。”

另悉，这一发现为解答电子如何配对提供了重要的实验证据。目前，研究团队已经通过这些“指纹”找到媒介留下的痕迹。下一步，确认充当配对媒介的玻色子究竟是什么，或将成为最终阐明高温超导物理机制的关键所在。