【大紀元2021年11月29日訊】（大紀元記者高文森編譯報導）鎳酸鹽是新的一類前景很好的超導體材料。維也納工業大學（Vienna University of Technology）的研究人員找到辦法，終於可以用理論模型描述這種材料內部的電子結構，從而進行大量的研究計算，不斷優化材料特性。
即使經過了三十多年的研究，高溫超導材料仍然是材料物理學領域的一大難題。究竟是什麼機制促使某一種材料出現超導狀態，科學家並不明確，很多研究是基於不斷的嘗試和運氣。
至今科學家嘗試了很多超導材料，比如好幾年前，銅酸鹽是熱門的材料；近兩年，鎳酸鹽比較熱門。不管是什麼材料，科學家知道都需要非常低的溫度才能激發它們的超導特性，要接近絕對零度（零下273攝氏度左右）。
研究人員取得一些進展實現的所謂「高溫超導」，也需要零下200多攝氏度的低溫，相對室溫來說仍然是非常低的溫度，只是相對於零下273度那樣的絕對低溫，條件已經放寬了許多，所以叫做高溫超導。
不斷優化超導材料，比如提高實現超導的溫度（也叫超導臨界溫度），是研究人員要長期面對的工作。現在已經有了一些理論模型，能夠描述超導體的特性，並使用電腦計算輔助研究。
即使有了這些模型，還必須知道每一種特定材料最重要的參數值才能進行計算，可是這很難。對於鎳酸鹽來說，「電荷轉移能」這個參數就很重要。維也納工業大學物理學教授庫內什（Jan Kuneš）解釋說：「這個參數告訴我們，需要向系統增加多少能量，才能把一個電子從鎳原子轉移到氧原子上。」
麻煩的是，這個數值無法直接測量到，所以用理論模型進行的各種運算變得太複雜且不準確。
這份研究找到方法間接地測到了這個參數：當研究人員用X光照射材料的時候，其光譜成分的變化取決於「電荷轉移能」並對其相當敏感。所以，研究人員通過對X光照射的結果進行測量和計算，間接地得出「電荷轉移能」這個參數值。
研究人員把得到的「電荷轉移能」參數代入他們的理論模型，得到一個很準確的計算模型。「有了這個模型，我們可以從電子層面瞭解超導材料的工作機制。」庫內什說，「比如，哪些軌道起到決定性作用？那些參數會影響細節？這些問題都是優化超導材料需要回答的問題。有了這個模型，將來我們就可能造出超導臨界溫度提高很多的鎳酸鹽超導新材料。」
這份研究10月13日發表於《物理評論X》（Physical Review X）。◇
責任編輯：葉紫微
