突破性技術揭露高溫超導體之謎：氫化物超導能隙首度現形

德國美因茨馬克斯普朗克研究所最新研發的高壓電子穿隧能譜技術，成功在硫化氫(H₃S)及其氘化物(D₃S)中觀測到超導能隙。這項突破性發現為解開高溫超導機制帶來關鍵線索，讓室溫超導的夢想更進一步。

超導體這項零電阻傳導電流的特殊材料，在能源傳輸、磁浮列車、儲能系統乃至量子運算等領域具有革命性潛力。傳統超導材料僅能在接近絕對零度(-273°C)的極低溫環境運作，直到富含氫元素的化合物問世才打破此限制。其中硫化氫在203K(-70°C)、氫化鑭更在250K(-23°C)仍能保持超導特性，遠高於液態氮沸點(77K)，因而被歸類為高溫超導體。

研究團隊開發的平面電子穿隧能譜技術，克服了鑽石砧槽中百萬大氣壓極端環境的測量難題。實驗資料顯示，H₃S具有約60毫電子伏特(meV)的完整超導能隙，其氘化物D₃S則為44meV。這個同位素效應證實了電子與晶格振動(聲子)的互動作用正是H₃S的超導成因，與理論預測完全吻合。

「這不僅是技術突破，更是理解氫化物高溫超導機制的關鍵基礎。」論文第一作者杜鋒博士強調。已故高壓超導先驅米哈伊爾·埃雷米茨博士更譽為「自2015年H₃S超導發現以來最重要的研究成果」。

超導現象自1911年汞的超導性發現以來，長期被認為僅存於極低溫環境。1980年代銅氧化物超導體的出現首次打破此認知，而近年氫化物超導體更將臨界溫度推升至250K(-23°C)。理論模型預測，某些富氫系統在極高壓下甚至可能實現室溫超導。

超導能隙作為超導態的量子特徵，其數值與對稱性揭示了電子配對機制。這項研究成果已發表於《自然》期刊，為開發實用化超導材料開闢新途徑。