‘独特超导体’揭秘

【美国《科学日报》网站8月26日文章】题：最独特的超导体及其原理：第一定律计算解释了二硼化镁的奇异属性
二硼化镁在39开氏度时具有超导性，是已知超导体中转变温度最高的一种。而且，它还具有不止一个能隙的奇异特征，这种情况在理论上可以预测到，但在试验中却从未见过。
目前，劳伦斯伯克利国家实验室和伯克利加利福尼亚大学的研究人员在马文·科恩和史蒂文·路易（两人都在伯克利国家实验室材料部工作，都是伯克利加利福尼亚大学的物理学教授）领导下，利用第一定律计算出了这种独特超导体的性能，揭示了其中的秘密。参与此项研究的还有博士后研究员崔容俊（音）、硕士研究生戴维·朗迪和访问学者孙洪（音）。
从20世纪50年代起，二硼化镁就开始出现在化学试验中。但直到2001年1月，日本的研究人员才宣布发现二硼化镁是一种转变温度相对较高的超导体。像由铜酸盐陶瓷构成的较高温超导体一样，二硼化镁是一种具有层状结构的物质；纯净的铜酸盐在常温下绝缘，而二硼化镁却始终是一种金属。
路易说：“从结构上讲，二硼化镁几乎同制铅笔芯的石墨一样简单。”
简单的原子结构最终证明是理解二硼化镁性能的关键。但在最初发表的几百份研究这种超导体的论文中，使用不同的试验技巧，结果发现了许多种不同的、独特的、有时甚至是相互矛盾的性能。
像石墨一样，二硼化镁在其结构平面中存在着较强的σ键和较弱的π键。但由于硼原子比碳原子的电子数少，所以并非硼平面内所有σ键都填满了。因为硼平面中不是所有σ键都填满了，硼平面中的点阵振动效果就更加强烈，结果在平面上形成了较强的电子对。