如何评价最近刊登在 Nature 上的常温超导实现
最近看到了这篇文章，过来讲讲我的看法。手机码字，介绍的就简单些。
其实看法很简单，就是说这个东西大家要了解它并非一句常温超导而已，这个现象是全新的，目前大家对于他们看到的是不是超导信号，还存在争议。
介绍下工作的原作者，胡婉铮。原来是刚从中科院转到量子中心的王楠林教授组内的博士，后来毕业到德国汉堡从事博士后工作。
首先说超导。大家都知道超导就是温度低于一定值之后，电阻消失，磁场被排出超导体体内。对于常规的超导体，比如Hg，MgB2，他们的超导温度转变温度都很低（~30K一下）。当然在特殊条件下也可以很高，比如也是最近德国马普所的工作，在加超高压的情况下，H2S可以实现190K左右的超导（arxiv上的连接忘了，找到了补上）。而对于80年代发现的铜基超导体和21世纪的铁基超导体，他们的超导温度都远高于常规超导体。比如HgBa2CuO4+delta体系可以有94K。在铜基超导体中，承载超导的结构是CuO2面。大家一开始猜这个面越多就超导越好（具体逻辑这里就不详述了）。结果大家就冲着双层，三层去，发现在加压的情况下，分别可以到138K和168K（或许有记忆错误，大体数值应该对）。但是再往后就不行了。后来有一群人觉得这个东西搞薄膜可以提高超导转变温度，于是复旦一堆人又搞了FeSe薄膜，使得超导温度相对于铁基体材料又有较大提升。然而这些距离常温都还很遥远。
接着讲讲近几年凝聚态内大家在搞的超快光谱学。超快光原理，历史什么的我确实不懂，就不多提了。说的简单些，当一个电磁场打在材料上，必然会与晶体内带点体系耦合，使得体系内产生激发。一般来说，我们研究的都是近平衡态，决定材料电性质的费米面行为，晶格动力学结构都是稳定的。但在一个光刚刚打在材料上的时候，体系还远离平衡会发生什么呢？这个就是大家在凝聚态领域内用超快光谱学的想法。我们可以观察透射、反射，或者拿来做角分辨光电子谱，各种各样的方法研究体系布里渊区内的故事。
好的，这篇工作。11年的时候，大家发现如果用刚刚搞出来的太赫兹激光（能量和声子能量差不多，基本可以理解为可以和声子共振吸收），可以“融化晶格”（melt）。在一些复杂氧化物中，大家就可以拿来融化一些电子序，从而导致绝缘体到金属的相变，接着诱发超导。令人惊奇的是，大家居然在YBa2Cu3O6+x体系里面观察到了常温信号。然而这个信号只能持续ps量级，他们所观察的物理可以说还是时域的。主流的观点还搞不清楚他们看到的是不是超导，学界有争议。可以认为是"a healthy dose of skeptism"。他们最近的文章说，他们利用了IR声子模和4中对称性名称为A1g的Raman声子模的强耦合，4种Raman声子模都对应着apical的O原子（CuO2面边上的一个氧原子，普遍在所有的Cu基超导体中存在）向CuO2面的靠近，以及CuO2面自身的buckling。其中buckling的这个模式，种种迹象表明他似乎等效于一个更高的掺杂（在这些体系中，平时改变掺杂会改变转变温度），另外也会抑制诸如电子密度波序（CDW）的电子序（这个东西大家目前认为他对超导有抑制作用）。但是这篇12月4号发出来的nature也指出，这些都是对这个东西研究的开始。
他们这个工作必须在双层CuO2面的结构内才能实现，是因为IR模和Raman模的对称性的原因（具体也不说了）。所以胡婉铮同学也在积极寻求北大李源老师组刚刚长出的高质量双层HgBaCuO单晶的样品。
在我看来，这个现象的意义更多的在于可以为超导基础研究带来新的角度（换句话说，再次炒热这个领域，虽然它是凝聚态的王道，不过大家炒冷饭也炒了好多年了）。非平衡态下，我们可以实现很多在平衡态下实现不了的系统状态，使得某些序被抑制，某些被增强，这样与过去的研究对比，可以更好地厘清高温超导这个复杂问题的头绪（换句话说，除了累计实验数据，过去大家对于超导的认识，还停留在现象学上）。高温超导研究的大致想法就是：反正超导相本身我们是没什么希望研究清楚了，就研究研究超导相边上可能出现的相吧。这20年里面发现的stripe phase，psuedogap，CDW，SDW，two-magnon一系列电子序，都出现在超导附近，他们都有可能与超导之前存在相互作用。厘清他们的关系确实是向搞清楚高温超导原理进军的突破口。如果这个体系里面什么东西都混在一起，自然是不好研究的，如果能够disentangle某些东西，这会非常有趣。希望ultrafast spectroscopy能够带来这样的机遇。
【陈健驰的回答(7票)】:
由于本渣在之前上课也看过不少有关Supercon的论文和历史，就先说两句屁话。
Yttrium barium copper oxide 的结构：
可以看到，YBCO里面有CuO2双层平面，CuO4 Ribbon，和CuO链。而此项研究的原理正是CuO2平面和CuO链的能带结构变化以及电荷转移。事实上正如这篇文章可以看到，YBCO里面有CuO2双层平面，CuO4 Ribbon，和CuO链。而此项研究的原理正是CuO2平面和CuO链的能带结构变化以及电荷转移。事实上正如这篇文章Self-doping processes between planes and chains in the metal-to-superconductor transition of YBa2Cu3O6.9 : Scientific Reports : Nature Publishing Group所说，这二者之间的interaction一直就是超导研究的焦点之一。
这项研究的本质是用超短脉冲激光来引导YBCO至激发态。在诱导过程的暂态（transient state）里，CuO链中的氧和铜原子距离缩短了2.2-2.4皮米（10^-12m），从而导致了其能带能量减少零点几meV（毫电伏）。由于在平衡态下这些能带本来就很接近其费米能级，所以这样一个能量变化导致了CuO2平面和CuO链之间的轨道杂化（hybridization）大大降低，从而改变了其费米面（Fermi Surface）的形状和性质，使得其有了更强的
对称性和更高的空穴掺杂浓度（hole doping），这也可能是其在室温300K下有了短暂超导性质的原因。
下面说点人话。
是否是突破性的：
是。对于暂态物质结构变化的研究目前非常不完备，本文用LCLS同步激光来观测结构的做法非常有参考意义。同时此项研究让我们认识到激光诱导物质结构变化具有巨大潜力，为将来进一步研究激光与合金的相互作用开辟了道路。
是否是革命性的：
不好说，但是目前看来还不是。首先，从超导意义上来讲，其原理和高温（注意，高温比室温低多了。。。）超导的d-symmetry解释并无二致，而且d-symmetry也是首先在YBCO中验证，本研究发现激光可以在室温下暂时加强d-symmetry，但并没有革新我们对超导的认识。第二，本研究中一些现象还不能定量解释，文中也用了很多qualitative的词语和猜测性的语句，更深层次的计算和分析还有待发掘。
Nature原文：http://www.nature.com/nature/journal/v516/n7529/full/nature13875.html
（需要access才能看全文）
【刘奥的回答(3票)】:
果壳网已经有报道了 室温超导，梦想不再遥远
简单地说，马普所的研究人员2013年发现，用红外激光照射 YBaCuO 后很短的时间内，它会暂时在室温下变成超导体，但是具体原因并不清楚。2014年，它们用 LCLS 作为激光源测量红外激光照射后的 YBaCuO 晶体结构变化，发现红外激光造成了 YBaCuO 中的原子发生微小（pm）的位移，因此出现了瞬间的室温超导。这一发现可能对于启发人们寻找室温超导材料有所帮助。
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我还是头一次听说 LCLS 这个全球最强激光炮，以前听到同步辐射就觉得NB得不行了（真是孤陋寡闻啊= =#）。也就这种光源才能看出 2pm 的原子位移吧…
不过这么强的激光源真的不会造成更大的原子位移吗？（或者说直接把样品轰成渣…）此外 2pm 的位移是怎么和热振动（声频波）区分的呢？我没有具体看文章，不过想来这些问题在论文中是有解答的。
攻克癌症又一军是什么？
攻克被称为人类疾病“第一杀手”的癌症，已成为现代科学界的当务之急。为此，无数科学家采用当代最先进的科学技术进行探索，但只是有所进展而已。激光的医学应用，使攻克癌症这一浩荡的队伍中，又增加了一支朝气蓬勃的新军。颜面肿瘤的“克星”一般来说，生长在口周、鼻部、脸缘等特殊部位的肿瘤用手术、注射、冷冻、同位素放疗等方法都有一定的局限性，而激光就成为较好的选择。在用激光切除面部肿瘤之前，受照射部位须进行常规消毒、局部麻醉及必要的镇静药物，所以治疗时患者不会有疼痛感觉。面部小的血管瘤、皮肤赘生物、脸黄瘤以及化脓性肉芽肿，都能一次激光切除治愈，不留明显痕迹。大的血管瘤可分次治疗，这有利于确定激光切除的范围，判断血管瘤的治愈情况及容貌的恢复。颜面部皮肤的恶性肿瘤最好能一次切除，通过激光束击中淋巴管和血管，使其收缩、封闭，从而可防止手术中恶性肿瘤细胞的扩散。激光治疗颜面肿瘤出血少、治疗时间短，感染机会少，遗留疤痕小甚至不留痕迹，优于其他治疗方案。癌症侦察有“尖兵”癌症之所以有极高的死亡率，固然其中的因素很多，但发现为时太晚则是主要原因。采用激光技术来探测早期癌变，可能拯救成千上万人的生命。极快的激光光脉冲，不久就可以用于探测完全可以治愈的胸腔内微小肿瘤。英美研究人员采用这种激光透视方法旨在发现直径小于1毫米的肿瘤。这样小的肿瘤用传统的X射线或超声波成像是无法测出的。纽约城市大学超快光谱和激光研究所的一个小组，计划通过以激光脉冲透过组织照射，以寻找腔内肿瘤。他们的方法是只观察直接穿过的光子，而忽略被组织散射、因而较长时间后才出现的光子。这些光子利用开启时间为几皮秒的克尔光问从图像中排除。他们用绿色激光脉冲透过组织照射8皮秒后，拍摄了一幅藏在试验组织后的黑白条纹图像。这样用100个脉冲就能拍出相当清楚的测试物的图像。据伦敦大学医院的一位教授说，该技术具有精确显示肿瘤发展到何种程度的潜力。当肿瘤达到一定尺寸时，就开始侵润其血管。用多种激光波长透射，就能显示肿瘤周围新血管的情况，由此就可以看出肿瘤发展的速度。在日本，一种称之为“光CT”法的研究十分活跃，因为它既安全，又能得到用X射线和核磁共振检察发现不了的生理、生物化学信息。与英美方法的区别是，日本所采用的是用光外差检测法获取光信号，通过计算机技术合成分光断层图像。目前，日本已提供了含有骨头的鸟的“光CT”计算机断层图像。然而“光CT”的功能远非如此。日本岛津制作所与大阪大学蛋白质研究所合作，用第二代医用器械“光CT”，竟然拍摄到了世界上第一张机体内氧浓度分布的断层像。他们使用以半导体激光作为光源的样机，将适当波长的近红外光，照射一只被麻醉过的老鼠，依据血液和细胞中的蛋白质有无氧的存在，将光的吸收变化情况经计算机处理后，合成精确的断层图像。
