热处理对物质超导性的影响

    超导性是指某些物质在非常低的温度下电阻为零的一种现象，如果将这种现象应用于电网中，有可能储存巨大的能量。20年前，科学家发现了一种新型高温超导材料，能在164K的温度下显示其超导性，有希望广泛用于能量储存。这些超导体大多数是“空穴掺杂”的，因为它们的超导性是通过移动电子（增加空穴）到绝缘磁性化合物中而引起的。然而，有一些高温超导体则是“电子掺杂”的，需要增加电子以产生超导电性。

    电子掺杂超导体的神秘之处在于在其制造过程中除了电子掺杂外，还必须加热到较高的温度以使它们显示超导电性。没有人能理解为什么热处理是必需的，似乎也并没有改变材料的结构或成分，却戏剧性地将材料从绝缘体变成了超导体。

    一个由美国阿贡国家实验室、田纳西大学和杨伯翰大学的科学家组成的研究小组发现加热电子掺杂超导体Pr1-xLaCexCuO4可修复材料显微结构的微小缺陷。他们利用阿贡国家实验室的先进光源（Advanced Photon Source，APS）发出的X 射线测量铜原子位置，并通过美国国家标准技术研究院中子研究中心（National Institute for Standards and Technology Center for Neutron Research）的中子来测量氧原子位置。

    这两种测量的结合揭示了热处理过程中铜原子和氧原子位置所发生的微小变化，热处理使材料形成完美的结构和具有超导性。而且这种变化是完全可逆的：材料能够从缺陷到完美结构循环，超导性随之发生变化。（摘编上海硅酸盐研究所网）