英属哥伦比亚大学的量子物质研究所的Eduardo H. da Silva Neto和 Andrea Damascelli。图片来源：英属哥伦比亚大学

由铜氧化物制成的超导体在更高温度（虽然创了纪录，但温暖仍只大约是室温的三分之一）下，能够进行零电电导电。但它们也需要液氮进行冷却，这使得它们在某些方面所具有的潜在应用能力不具有现实性，如在智能电网、高精度磁力测定、先进的电力存储器和成像系统中的应用。

一种叫做“电荷有序“的现象可与超导现象相媲美，这种现象能够降低铜氧化物显示超导性能的温度。

这种反应之前只在空穴掺杂铜氧化物中发现，这次是第一次在电子掺杂铜氧化物超导体中发现。“掺杂”是指在氧化铜材料中添加杂质产生电子或空穴，从而促使它们产生特殊反应，如超导效应。

2015年1月15日，这些发现被公布在期刊《科学》（Science）的官方网站上。发现显示，电荷有序现象可能是高温超导体具有的一个普遍特征。研究人员希望通过解开铜氧化物超导性的特殊机制，合成其他在室温下能够展示超导性的材料。来自英属哥伦比亚大学和马里兰大学（the University of Maryland）的物理学家们参与了此项研究。

“研究得出的意外结果显示，电荷有序现象在高温超导中一定起着非常重要的（虽然尚未知的）作用。”英属哥伦比亚大学物理教授Richard Greene说，“发现高温超导现象28年后，它的原因仍旧是凝聚态物理学界的一个未解之谜”。

在超导体中，电子克服它们之间的斥力形成电子对进行有序运动之后，进行零电阻导电。而当电荷处于有序状态时，电子之间的相互作用会使它们陷入一种僵化模式。这种模式会限制它们形成进行超导所需的、自由移动的电子对。

“许多不同材料中普遍存在的电荷有序现象使我们的视角得到了转换，并会推动我们在未来取得突破。我们需要了解材料中的电荷有序现象是如何形成的，并把它调整到理想状态，从而促使超导性能够在接近室温时出现，”英属哥伦比亚大学量子物质研究所和量子材料the Max-Planck-UBC中心博士后研究员、该研究的实验工作领导者Eduardo H. da Silva Neto说。和他一起进行实验工作的还有UBC博士生Riccardo Comin。

研究中，Andrea Damascelli领导的研究小组对马里兰大学物理学博士后研究员Yeping Jiang准备的电子掺杂铜氧化物超导体样品进行了共振X射线散射研究，以证实电荷有序现象的存在。

证实之后，研究人员又对电荷有序现象存在的可能前提进行了调查研究，结果显示，其存在的前提是对超导性能——赝能隙的抑制。这种在材料电子光谱能级中存在的能隙与超导性密切相关。据记载，赝能隙存在的温度比超导性产生的温度要高。

在当前研究中，研究人员发现，与之前在空穴掺杂铜氧化物中的发现相反，在电子掺杂铜氧化物中，电荷有序现象形成的温度比赝能隙要高很多。这些发现表明，在电子掺杂材料中，赝能隙不是电荷有序现象或超导性出现的前提条件。据Greene说，这一认识是揭开存在了28年的未解之谜（高温超导的原因）的一个重要线索。

Greene说：“我们接下来将会研究电子掺杂铜氧化物中电荷有序现象对掺杂和温度的依赖性，希望能更好地理解它在高温超导中的作用”。