帕薩迪納的夜色中，加州理工學(xué)院實(shí)驗(yàn)室的掃描隧道顯微鏡正在上演一場(chǎng)顛覆認(rèn)知的量子之舞。
當(dāng)研究人員將探針逼近碲硒化鐵（FeTe?.??Se?.??）表面時(shí)，顯示屏上的電子云圖像突然開(kāi)始規(guī)律脈動(dòng)——超導(dǎo)能隙如同被賦予生命般，以原子間距為節(jié)拍起伏躍動(dòng)。
這一刻，困擾凝聚態(tài)物理界半個(gè)世紀(jì)的謎題，終于透出一線曙光。
自1964年理論物理學(xué)家首次預(yù)言超導(dǎo)能隙可能存在空間調(diào)制現(xiàn)象，科學(xué)家們就像追尋亞特蘭蒂斯的探險(xiǎn)家，在無(wú)數(shù)材料體系中搜尋這種量子漲落的蛛絲馬跡。
直到2025年3月，這項(xiàng)發(fā)表于《自然》封面論文的突破性發(fā)現(xiàn)，才將傳說(shuō)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。
"我們看到的能隙波動(dòng)幅度達(dá)到40%，相當(dāng)于在納米尺度觀測(cè)海嘯。"論文第一作者孔令元博士展示著顯微鏡圖像，那些紅藍(lán)交替的波紋圖案，記錄著電子對(duì)在量子舞臺(tái)上的精妙舞步。
更令人震撼的是，這種被命名為"庫(kù)珀對(duì)原子間距完美同步。
這場(chǎng)微觀世界的舞蹈之所以能現(xiàn)形，背后是長(zhǎng)達(dá)二十年的技術(shù)攻堅(jiān)史。鐵基超導(dǎo)體表面極易氧化的特性，曾讓無(wú)數(shù)研究團(tuán)隊(duì)鎩羽而歸。"就像試圖在颶風(fēng)中拍攝蝴蝶振翅，過(guò)去我們連穩(wěn)定觀測(cè)都做不到。"參與設(shè)備研發(fā)的工程師回憶道。
轉(zhuǎn)機(jī)出現(xiàn)在卡弗里納米科學(xué)研究所（KNI）開(kāi)發(fā)的革命性表面處理技術(shù)：通過(guò)超高真空環(huán)境下的原子層精準(zhǔn)剝離，配合氬離子拋光與原位退火，終于將表面污染控制在0.1原子層以內(nèi)。
這項(xiàng)突破使得掃描隧道顯微鏡的分辨率從1.5納米躍升至0.3納米，相當(dāng)于用天文望遠(yuǎn)鏡看清月球表面的自行車。
當(dāng)麻省理工學(xué)院王力教授團(tuán)隊(duì)收到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，理論物理學(xué)家們立即意識(shí)到其中的深意。
他們構(gòu)建的模型顯示，在超薄鐵基材料中，碲/硒原子分布導(dǎo)致的亞晶格對(duì)稱性破缺，與晶體旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性的坍塌形成量子共振，就像兩把鑰匙同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)了高溫超導(dǎo)的密碼鎖。
"傳統(tǒng)超導(dǎo)體中，電子對(duì)如同散落的珍珠均勻分布。"王力教授用絲綢作比，"而PDM態(tài)中的 在應(yīng)用領(lǐng)域，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)正在引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 量子計(jì)算工程師注意到，能隙調(diào)制可能將超導(dǎo)量子比特的相干時(shí)間提升一個(gè)數(shù)量級(jí)；電網(wǎng)專家則開(kāi)始重新計(jì)算特高壓線路的損耗公式——如果將現(xiàn)有0.5%的輸電損耗降至理論極限，相當(dāng)于每年省下整個(gè)三峽電站的發(fā)電量。 最富想象力的展望來(lái)自醫(yī)療領(lǐng)域。 上海某醫(yī)療器械公司的研發(fā)總監(jiān)向我們展示概念圖："未來(lái)搭載微型超導(dǎo)磁體的MRI設(shè)備，可能比咖啡機(jī)還要小巧。社區(qū)診所就能進(jìn)行早期腫瘤篩查，這將是醫(yī)療平等的重大突破。" 盡管突破令人振奮，但科學(xué)家們保持著清醒。 中科院物理所超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)室的最新報(bào)告指出，目前PDM態(tài)僅在二維體系中觀測(cè)到，三維材料中是否存在類似效應(yīng)仍是未解之謎。 更關(guān)鍵的挑戰(zhàn)在于建立能隙調(diào)制幅度與臨界溫度的定量關(guān)系——這將是通向室溫超導(dǎo)的必經(jīng)之路。 正如《 在量子世界的探戈舞臺(tái)上，人類或許剛剛聽(tīng)清第一個(gè)節(jié)拍。 參考文獻(xiàn)：DOI：10.1038/s41586-025-08703-x
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