贗能隙

物理學家首次在磁性材料中觀察到贗能隙（pseudogap），而贗能隙以前只在高温超導體中才能看到。這一研究成果打破了以前的看法，表明贗能隙並不唯一存在於高温超導體中；而且電子和晶格振動的相互作用在這些材料中起了重要的作用，這種看法也與當前的認識完全不同。

超導即材料內部無電阻，將超導材料冷卻到超導轉變温度以下便能觀察到這種現象，此時電子克服電子之間的庫侖斥力而形成庫珀對。根據低温超導體BCS理論，這種庫侖對是電子與聲子（晶格的振動）相互作用的結果。

大多數的高温超導體由銅氧層構成，超導轉變温度可達138K。高温超導於1986年在銅酸鹽材料中被發現，關於高温超導體的超導機制一直是凝聚態物理中最具挑戰的難題之一，迄今為止一般認為與聲子無關。

超導體的特徵之一是具有能隙，用來打破庫侖對使之成為單個自由電子。然而在20世紀90年代中期物理學家在銅酸鹽高温超導材料中發現了與低温超導體相似的能隙，稱為“贗能隙”；同時也發現高温超導體的其它電學性能隨着動量空間方向的改變而變化。上述這兩個特徵一直被認為是高温超導體所具有的獨特特徵。

然而，斯坦福大學的沈志遜和他的美國、加拿大、日本和荷蘭的研究夥伴在金屬亞錳酸鹽化合物中觀察到贗能隙，該化合物含有鑭、鍶、錳、氧元素，這是一種與高温超導完全不同的材料。這種材料具有龐磁阻效應，當把該材料冷卻到某一臨界温度時，材料變為鐵磁體，同時伴隨着電阻的大幅度降低。

沈志遜研究小組使用角分辨光電發射能譜（ARPES）測量電子的速度和散射速率與能量的關係函數。測得的能譜顯示鐵磁相中電子的運動與晶格振動有着密切的關係；而且能譜隨着動量空間的改變而變化，顯示出與高温超導體相似的贗能隙特徵。這一研究成果意味着贗能隙並不只存在於超導體中，而是所有相變金屬氧化物的一個共有特徵。科學家也許不得不重新考慮高温超導中聲子的作用。

北京時間2024年2月8日，國際學術期刊《自然》發佈一項量子模擬技術在高温超導研究中的重要進展。中國科學技術大學潘建偉、姚星燦、陳宇翱等人組成的研究團隊製備出極低温的純淨量子模擬體系，通過操縱基本粒子的配對，在物質的普通狀態和超導態之間觀測到了由預先配對的原子所形成的贗能隙。 ^[1]