一個(gè)由美國(guó)、俄羅斯、德國(guó)和比利時(shí)的科學(xué)家組成的研究小組，在溫度接近絕對(duì)零度和強(qiáng)磁場(chǎng)狀態(tài)下，從氮化鈦薄膜中發(fā)現(xiàn)了超絕緣現(xiàn)象，奇怪的是，超絕緣現(xiàn)象是由超導(dǎo)現(xiàn)象引起的。該項(xiàng)科研成果發(fā)表在近期出版的英國(guó)《自然》雜志上。

　　1911年，荷蘭物理學(xué)家卡茂林-昂尼斯意外地發(fā)現(xiàn)，將汞冷卻到-268.98℃時(shí)，汞的電阻會(huì)突然消失，從而首次發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)現(xiàn)象。

　　1957年，美國(guó)伊利諾斯大學(xué)的巴丁、庫(kù)柏和斯里弗提出了著名的“巴庫(kù)斯超導(dǎo)量子理論”，他們認(rèn)為，在超導(dǎo)態(tài)金屬中電子以晶格波為媒介相互吸引而形成電子對(duì)，無(wú)數(shù)電子對(duì)相互重疊又常?；Q搭配對(duì)象形成一個(gè)整體，電子對(duì)作為一個(gè)整體的流動(dòng)產(chǎn)生了超導(dǎo)電流。由于拆開電子對(duì)需要一定能量，因此超導(dǎo)體中基態(tài)和激發(fā)態(tài)之間存在能量差，即能隙。這一理論的提出使超導(dǎo)研究進(jìn)入了一個(gè)新的階段。

　　1962年，年僅20多歲的劍橋大學(xué)實(shí)驗(yàn)物理研究生約瑟夫遜提出，在超導(dǎo)結(jié)中電子對(duì)可以通過氧化層形成無(wú)阻的超導(dǎo)電流，這個(gè)現(xiàn)象稱作直流約瑟夫遜效應(yīng)。

　　超導(dǎo)現(xiàn)象研究中的上述三次重大發(fā)現(xiàn)與近期多國(guó)科學(xué)家的發(fā)現(xiàn)有何關(guān)系？表面上看，雖然研究結(jié)果相反，但從整體上看是一致的。

　　研究人員將氮化鈦薄膜冷卻到接近絕對(duì)零度的狀態(tài)，也就是說符合瑟夫遜效應(yīng)，在這樣的薄膜上外加直流電后發(fā)現(xiàn)，電流無(wú)損耗地經(jīng)過薄膜，薄膜中產(chǎn)生了超導(dǎo)現(xiàn)象。但具有瑟夫遜效應(yīng)的氮化鈦薄膜只是一種理想模型,實(shí)際上的薄膜是一種微小尺寸的顆粒結(jié)構(gòu)，在低溫環(huán)境下顆粒是一種超導(dǎo)磁疇，并被絕緣區(qū)包圍。

　　研究人員將薄膜置于0.9特斯拉(為地球磁場(chǎng)2000倍)的強(qiáng)磁場(chǎng)、溫度為70mK(K為絕對(duì)溫度)的環(huán)境中后發(fā)現(xiàn)，薄膜的表現(xiàn)就像普通的絕緣體一樣，但當(dāng)溫度降低到20mK后發(fā)現(xiàn)，電流急劇接近零，也就是電阻無(wú)限增大。原來，這里發(fā)生了量子現(xiàn)象，出現(xiàn)了與超導(dǎo)完全相反的現(xiàn)象???超絕緣。雖然這很奇怪，但超絕緣效應(yīng)在實(shí)驗(yàn)中與超導(dǎo)現(xiàn)象同時(shí)存在，因?yàn)榇女犎匀痪哂谐瑢?dǎo)性。

　　超絕緣現(xiàn)象具有多大的穩(wěn)定性？眾所周知，當(dāng)溫度高于臨界溫度、外界磁場(chǎng)高于臨界場(chǎng)和外加電流高于臨界電流的情況下，超導(dǎo)現(xiàn)象將被破壞。研究發(fā)現(xiàn)，在某些狀態(tài)，超絕緣現(xiàn)象也存在類似的情況。

　　研究人員指出，盡管上述研究目前只是基礎(chǔ)研究，但該超絕緣現(xiàn)象的實(shí)際應(yīng)用非常重要，它能解決一系列化學(xué)電源上的重大問題。