即使經(jīng)過30多年的研究，高溫超導(dǎo)性仍然是材料物理學(xué)中未解之謎之一。使得某些材料即使在相對較高的溫度下仍能無阻力地傳導(dǎo)電流的確切機(jī)制仍未被完全理解。兩年前，人們發(fā)現(xiàn)了一類新的有希望的超導(dǎo)體：所謂的層狀鎳酸鹽。現(xiàn)在，維也納大學(xué)的一個研究小組通過比較理論和實驗，首次成功地確定了這些新型超導(dǎo)體的重要參數(shù)。

　　這意味著，現(xiàn)在第一次有了一個理論模型，可以用來理解這些材料中高溫超導(dǎo)的電子機(jī)制。

　　目前已知有許多超導(dǎo)體，但它們中的大多數(shù)只在極低的溫度下超導(dǎo)，接近絕對零度。在較高溫度下仍然保持超導(dǎo)的材料被稱為“高溫超導(dǎo)體”--盡管這些“高”溫度（通常在低于-200℃的數(shù)量級）以人類的標(biāo)準(zhǔn)來看仍然是非常寒冷的。

　　找到一種在明顯更高的溫度下仍然保持超導(dǎo)性的材料將是一個革命性的發(fā)現(xiàn)，將為許多新技術(shù)打開大門。長期以來，所謂的銅酸鹽被認(rèn)為是特別令人興奮的候選材料--一類含有銅原子的材料。然而，現(xiàn)在，另一類材料可能被證明是更有希望的。鎳酸鹽，具有與銅酸鹽類似的結(jié)構(gòu)，但用鎳而不是銅。

　　“對銅酸鹽進(jìn)行了大量的研究，并有可能極大地提高該材料保持超導(dǎo)的臨界溫度。如果新發(fā)現(xiàn)的鎳酸鹽能夠取得類似的進(jìn)展，這將是一個巨大的進(jìn)步，”來自維也納大學(xué)固體物理研究所的Jan Kune?教授說。

　　描述此類超導(dǎo)體行為的理論模型已經(jīng)存在。然而，問題是，為了使用這些模型，人們必須知道某些難以確定的材料參數(shù)。“電荷轉(zhuǎn)移能量起著關(guān)鍵作用，”Jan Kune?解釋說。“這個值告訴我們，要把一個電子從一個鎳原子轉(zhuǎn)移到一個氧原子，你必須向系統(tǒng)添加多少能量。”

　　不幸的是，這個值不能直接測量，而理論計算又極其復(fù)雜和不精確。因此，Jan Kune?研究小組的成員Atsushi Hariki開發(fā)了一種方法來間接確定這一參數(shù)。當(dāng)用X射線檢查材料時，其結(jié)果也取決于電荷轉(zhuǎn)移能量。“我們計算了對這個參數(shù)特別敏感的X射線光譜的細(xì)節(jié)，并將我們的結(jié)果與不同的X射線光譜方法的測量結(jié)果進(jìn)行了比較，”Jan Kune?解釋說。“通過這種方式，我們可以確定適當(dāng)?shù)臄?shù)值--而這個數(shù)值現(xiàn)在可以插入到用于描述該材料的超導(dǎo)性的計算模型中。”

　　因此，現(xiàn)在第一次有可能精確地解釋該材料的電子結(jié)構(gòu)，并建立一個參數(shù)化的理論模型來描述鎳酸鹽的超導(dǎo)性。有了這個，現(xiàn)在可以從根本上解決如何在電子層面上解釋該效應(yīng)的力學(xué)問題。“哪些軌道起到了決定性的作用？哪些參數(shù)在細(xì)節(jié)上很重要？這就是你需要知道的，如果你想找出如何進(jìn)一步改進(jìn)這種材料，以便有一天你可能能夠生產(chǎn)出新的鎳酸鹽，其超導(dǎo)性甚至可以持續(xù)到更高的溫度。”