科學家2月26日稱，他們發(fā)現(xiàn)兩種不同的物理參數(shù)對高溫超導材料的電子特性具有類似的作用。該結(jié)果表示，這些材料中的聲子（phonons）對其超導電性至關(guān)重要。在新出版的美國《國家科學院院刊》上，美國卡內(nèi)基研究所、中國華南理工大學和香港中文大學科學家發(fā)表的研究報告表明，壓力和氧原子同位素替代均能改變超導體的特性。
　　
　　超導體的電阻在導體處于一定溫度時會完全消失，這時電子可在導體中自由流動，科學家將出現(xiàn)電阻消失時的溫度稱為超導轉(zhuǎn)變溫度。早期傳統(tǒng)超導體的超導轉(zhuǎn)變溫度很低，在絕對溫度20度以下。1986年，科學家發(fā)現(xiàn)了一組基于陶瓷和銅氧化物的高溫超導體。迄今為止，人們尚不清楚這些材料為何能具有很高的轉(zhuǎn)變溫度。
　　
　　高溫超導材料可以通過摻雜來改變其超導轉(zhuǎn)變溫度，摻雜是在超導材料中增加帶電粒子（帶負電為電子，正電荷為空穴）。只有在特定量的摻雜區(qū)域，各種超導材料的超導轉(zhuǎn)變溫度才達到最大值。超導轉(zhuǎn)變溫度和同位素效應(yīng)均明顯地依賴于摻雜量的多少，實驗發(fā)現(xiàn)，超導轉(zhuǎn)變溫度越大，對應(yīng)的同位素效應(yīng)越小。
　　
　　中美科學家研究發(fā)現(xiàn)，反鐵磁背景下的聲子模型可以非常好地解釋同位素效應(yīng)的摻雜依賴行為以及不同類型的超導材料同位素效應(yīng)的差異。研究表明，各種材料電子結(jié)構(gòu)的差異是導致其超導性質(zhì)不同的根本原因。該項研究因而為銅氧化物高溫超導體在常壓和高壓條件下的同位素效應(yīng)提供了一個統(tǒng)一的圖像。
　　
　　研究報告的主要作者陳曉嘉博士說：“科學家從1987年便開始力圖了解決定超導轉(zhuǎn)變溫度的特性。在此次研究中，我們發(fā)現(xiàn)用氧原子－18代替超導體分層結(jié)構(gòu)中的氧原子－16后，超導轉(zhuǎn)變溫度發(fā)生了變化。同時，壓力效應(yīng)和同位素效應(yīng)對于高溫超導電性具有同等重要的作用。”