الموصلية الفائقة في أبسط كوبرات تعمل أخيرًا سريع
شطيرة، حيث بدل الخبز طبقات من أكسيد النحاس، وبينها طبقة رقيقة من أيونات السترونشيوم. هذا هو الكوبرات ذو الطبقات اللانهائية، أبسط أنواع السيراميك فائق التوصيل، الذي ابتُكر قبل ما يقرب من 40 عامًا. فيه كل ما يلزم للموصلية الفائقة: شبكات مربعة منتظمة من النحاس والأكسجين، تفصلها ذرات فاصلة. لكن جعله يوصل التيار دون مقاومة، بإضافة ثقوب حرة (شحنات موجبة متحركة)، لم ينجح لفترة طويلة — وكأن الشطيرة تنقصها صلصة ما.
الآن وُجدت هذه الصلصة. في غشاء بلوري رقيق من Sr1-xRbxCuO2، استُبدل جزء من السترونشيوم بالروبيديوم، وفوق مربعات النحاس وُضعت بعناية ذرات أكسجين إضافية. معًا، أنشأتا العدد المطلوب من الثقوب — وبدونها لا تنطلق الموصلية الفائقة. أظهرت قياسات المقاومة أنه عند 100 كلفن، أي حوالي سالب 173 درجة مئوية، يفقد الغشاء مقاومته. هذا أعلى بمقدار 27 درجة من النيتروجين السائل، الذي يُستخدم غالبًا لتبريد الموصلات الفائقة في العروض.
يستجيب الغشاء للمجال المغناطيسي تمامًا كما ينبغي للموصل الفائق: يُخرج المجال من داخله، وعند تقويته يدمر حالة الموصلية الفائقة. هذا أول تأكيد موثوق على أن الموصلية الفائقة بالثقوب ممكنة في الكوبرات ذي الطبقات اللانهائية. الآن لدى الفيزيائيين ميدان تجارب نظيف: على هذه البنية البسيطة يمكن إعادة فحص الفرضيات القديمة — من المعدن الغريب إلى التناظر بين الإلكترونات والثقوب. وحتى النظر إلى النيكلات ذات الصلة، حيث اكتُشفت الموصلية الفائقة مؤخرًا أيضًا.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2605.29352
Since the discovery of superconductivity in (La,Ba)2CuO2 (Ref.~\cite{bednorz1986possible}), a broad family of structurally distinct cuprate superconductors has been proposed or engineered to elucidate the physics of high-temperature superconductivity~\cite{chu2015hole,plakida2010high}. Among them, the infinite-layer cuprate has the simplest structure, consisting only of the essential ingredients for superconductivity: CuO$$_2$$ square planes separated by spacer ions~\cite{siegrist1988parent}. Despite being proposed nearly 40 years ago, the hole-doped superconductivity via chemical substitution in this compound has not yet been achieved, a fundamental open question in the field. Here, we report the observation of superconductivity in the hole-doped infinite-layer cuprate thin film. Measurements of resistivity and magnetic-field response in Sr1-xRbxCuO2 single-crystal thin films show superconducting transitions with a high onset temperature of 100 K. Hole doping is achieved via the synergistic effect of rubidium substitution and apical oxygen incorporation, as evidenced by structural analysis and transport measurements. As the parent structure of the cuprate family~\cite{chu2015hole}, hole-doped infinite-layer cuprate provides a unique platform for revisiting key puzzles in cuprate superconductors~\cite{keimer2015quantum,tsuei2000pairing,armitage2010progress,dagotto1994correlated}, including strange metal~\cite{proust2019remarkable,taillefer2010scattering} and electron-hole symmetry~\cite{tohyama2004asymmetry,segawa2010zero,lee2014asymmetry}, while bridging to cuprate-nickelate symmetry~\cite{li2019superconductivity,zeng2022superconductivity,chow2025bulk,lechermann2020late}.
الروبيديوم، الذي ساعد في إطلاق الموصلية الفائقة، هو معدن طري ينصهر بحرارة راحة اليد. في الغشاء، يجلس داخل الشبكة البلورية ويتصرف بشكل مختلف تمامًا — كطوبة ثابتة تخلت عن إلكترون.
في رواية «العمى الكاذب» لبيتر واتس، تحتاج سفينة فضائية غريبة إلى الموصلات الفائقة لتعمل، لكنها هناك تعمل في درجة حرارة الغرفة — حلم لا يزال بعيد المنال.