科学家通过“电子家族”的物质状态发现了一种新型超导性

当金属中的电子成对并无阻力地在材料中移动时就会发生超导现象。但故事可能比我们想象的要多，因为德国的科学家们现在发现，电子也可以组合成四人家庭以创造出一种新的物质状态，另外还有可能创造出一种新的超导性。

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导电性是衡量电子在一种材料中移动的容易程度。但即使在像黄金这样的良好导体的材料中，电子仍会遇到一些阻力。不过超导体能够消除所有这些障碍并在超低温下提供零阻力。

电子之所以能够如此容易地在超导体中移动，是因为它们通过一种被称为库珀配对的量子效应而配对。在这种情况下，它们提高了干扰电子所需的最小能量--如果材料足够冷，它的原子就没有足够的热能来干扰这些库珀对，允许电子自由流动而不损失能量。

但在新研究中，来自德国德累斯顿大学和维尔茨堡大学的研究人员却有着一个迷人的发现。他们在一种特殊类型的超导体中发现库珀对本身正在配对并形成由四个电子组成的家庭。

“当我们发现突然有四个电子而不是两个电子形成了一个键时，我们首先认为这是一个测量错误，”这项研究的首席研究员Henning Klauss说道，“但是我们用越多的方法来确认这个结果，就越清楚这必须是一个新的现象：所有的数据都跟同一个结果一致。现在我们知道，某些金属中的四粒子电子家族在冷却到超低温度时创造了一种全新的物质状态。”

这一发现则是在一种含有钡、钾、铁和砷的超导金属中发现的，该金属属于被称为铁磷族元素化物的一类。这种现象大概在十年前就已经在理论上被预测了，但直到现在还没有出现实验证据。研究人员随后花了两年时间，他们使用了七种不同的方法确认了这一发现。

这一团队表示，这些电子族可能会开启一个新的超导分支以及一系列利用它的先进设备。但在此之前，仍有大量的工作要做来解开它是如何工作的、它发生在哪些材料中以及它如何能够被调用。

“人们可以假设，我们的结果将导致一个全新的研究方向，如寻找具有四个相连电子的其他金属或探索需要如何改变材料来创造一个电子家族。从纯理论的角度来看，用我们的电子族也可以实现一种全新的超导性。唯一可以肯定的是，由于其新的聚合状态，铁磷族元素化物非常适合用于量子传感器等技术，”Klauss说道。

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