超導是由稱為(wei) 庫珀對的特殊連接的電子對引起的。到目前為(wei) 止，庫珀對的出現已被宏觀地間接測量，但芬蘭(lan) 阿爾托大學和美國橡樹嶺國家實驗室研究人員開發的一項新技術能以原子精度檢測它們(men) 的出現。相關(guan) 研究發表在最新一期《納米快報》雜誌上。

　　電子可通過量子隧道穿越能壘，以經典物理學無法解釋的方式通過空間，從(cong) 一個(ge) 係統跳到另一個(ge) 係統。例如，如果一個(ge) 電子在金屬和超導體(ti) 相遇的點與(yu) 另一個(ge) 電子配對，它可形成進入超導體(ti) 的庫珀對，同時在一個(ge) 稱為(wei) 安德烈夫的過程中將另一種粒子“反衝(chong) ”到金屬中反射。

　　研究人員通過尋找這些安德烈夫反射來檢測庫珀對。為(wei) 此，他們(men) 測量了原子級尖銳金屬尖端和超導體(ti) 之間的電流，以及電流與(yu) 尖端和超導體(ti) 之間分離的關(guan) 係。這使他們(men) 能檢測返回到超導體(ti) 的安德烈夫反射量，同時保持與(yu) 單個(ge) 原子相當的成像分辨率。實驗結果完全符合理論模型。

　　這種在原子尺度上對庫珀對的實驗檢測，為(wei) 理解量子材料提供了一種全新的方法。研究人員第一次可獨特地確定庫珀對的波函數如何在原子尺度上重建，以及它們(men) 如何與(yu) 原子尺度的雜質和其他障礙物相互作用。

　　這將使研究人員能解決(jue) 量子材料中的各種開放問題。其中，“非常規超導體(ti) ”是量子計算機的潛在基礎構件，可提供在室溫下實現超導的平台，而庫珀對在“非常規超導體(ti) ”中具有獨特的內(nei) 部結構。

　　新發現允許研究人員直接探測“非常規超導體(ti) ”中庫珀對的狀態。它代表對量子材料的理解向前邁出重要一步，並有助於(yu) 推動量子技術的開發。

　　記者張夢然