超導(dǎo)性是指某些材料在低于臨界溫度時表現(xiàn)出零電阻的現(xiàn)象，這一現(xiàn)象已令科學(xué)家們著迷了逾百年?，F(xiàn)行的巴丁-庫珀-施里弗（BCS）理論解釋了超導(dǎo)性是由于庫珀對（兩個電子的束縛態(tài)）的形成，而庫珀對攜帶 2e 的電荷（其中 e 是基本電荷）。

然而，最近發(fā)表在《物理評論X》的論文，通過對kagome 超導(dǎo)體的研究，對這一范式提出了挑戰(zhàn)，揭示了更高電荷超導(dǎo)性的可能性，其中庫珀對攜帶4e和6e的電荷。

這項研究中的關(guān)鍵概念是磁通量子化。在一個超導(dǎo)環(huán)中，穿過環(huán)路的磁場（磁通）只能存在于離散單位中，是基本值Φ? = h/2e（其中h是普朗克常數(shù)）的倍數(shù)。這種量子化是因為庫珀對攜帶固定電荷-2e，充當(dāng)具有特定磁矩的單個實體。通過測量外加磁場作用下超導(dǎo)環(huán)的磁阻，我們可以觀察到磁阻的周期性振蕩。這些振蕩的周期與磁通量的量子直接相關(guān)，為探測超導(dǎo)凝聚物的性質(zhì)提供了有力的工具。

Kagome超導(dǎo)體是一種晶體結(jié)構(gòu)類似編織籃子的材料。這種獨特的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致復(fù)雜的電子相互作用，這可能會偏離傳統(tǒng)的 BCS 圖像。一組研究人員利用一種特殊的kagome超導(dǎo)體CsV?Sb?制造了環(huán)形裝置，探索了這種可能性。

這些環(huán)作為研究超導(dǎo)基本性質(zhì)的靈敏探針，通過測量環(huán)形器件在不同磁場下的磁阻，研究人員觀察到一個迷人的現(xiàn)象——新的磁通量子出現(xiàn)，其周期性對應(yīng)于 4e 和 6e 的電荷！在低溫下，觀察到了熟悉的 h/2e 振蕩，證實了傳統(tǒng)2e庫珀對的存在。然而，隨著溫度升高，這些振蕩消失了。取而代之的是，出現(xiàn)了周期性為h/4e 的新振蕩，表明形成了攜帶 4e 電荷的庫珀對。進一步的溫度升高導(dǎo)致 4e 振蕩的抑制，并出現(xiàn)強勁的 h/6e 振蕩，表明存在 6e 庫珀對。

這些觀察結(jié)果為多電荷磁通量子和更高電荷超導(dǎo)性的存在提供了首個實驗證據(jù)。它表明在某些條件下，kagome 超導(dǎo)體中的電子可以形成電荷超過傳統(tǒng) 2e 極限的庫珀對。這一發(fā)現(xiàn)為我們理解超導(dǎo)性開辟了新篇章，并對未來的研究具有重大意義。

然而，仍有一些問題沒有得到解答。形成這些更高電荷庫珀對的確切機制仍在研究中，需要開發(fā)理論框架來解釋這些奇異狀態(tài)的穩(wěn)定性和特征。此外，研究人員觀察到即使在較高溫度下，2e 庫珀對也存在“殘留”，表明不同超導(dǎo)態(tài)之間存在復(fù)雜的相互作用，需要進一步研究來理清這種復(fù)雜的相互作用。

電荷4e和電荷6e磁通量子化的發(fā)現(xiàn)有可能徹底改變我們對超導(dǎo)性的理解。它為探索具有增強功能的新材料和工程新型超導(dǎo)器件打開了大門。這些設(shè)備可能會導(dǎo)致各個領(lǐng)域的重大進步，包括電力傳輸、高速電子和下一代量子技術(shù)。

總而言之，對kagome超導(dǎo)體環(huán)形器件的研究標(biāo)志著超導(dǎo)領(lǐng)域向前邁出了一大步。它挑戰(zhàn)了傳統(tǒng)的 2e 庫珀對圖像，并為探索更高電荷超導(dǎo)的新領(lǐng)域鋪平了道路。這一發(fā)現(xiàn)證明了基礎(chǔ)研究在推動科學(xué)知識邊界方面的力量，并為超導(dǎo)體世界充滿令人興奮的可能性鋪平了道路。