每秒100万亿帧！人类拍到电子随原子起舞“电影”

中国在铁基高温超导领域的突破曾震惊世界，但在这些材料上，为何会出现如此奇妙的现象，人类现有的理论尚不能完全解释。近日，斯坦福大学的科学家们利用自由电子激光，“拍摄”到了硒化铁材料中，电子随着原子“起舞”的动态画面。这种电子和原子之间的耦合作用，比之前人们认为的强10倍。这暗示着，高温超导还可能有很大的突破空间。

领导该工作的美国SLAC国家加速器实验室首席科学家、美国国家科学院院士沈志勋，向记者介绍这个发表在上周的《科学》期刊上的成果：“我们相当于给原子和电子们拍了一段每秒100万亿帧的视频，同时空间分辨率达到头发丝的十亿分之一。而好莱坞影片一般是每秒60帧。”

我们当然不能像看好莱坞影片一样，常规地通过屏幕观看这种每秒100万亿帧的动态。研究人员截取了其中大约1000帧，串联出了一段原子和电子之间耦合作用的动画。

硒化铁材料中，电子随着原子“起舞”的模拟动画

这种“影片”拍摄材料在原子尺度上的精彩“表演”，是一种新型的研究方法，能帮助科学家们寻找到更理想的材料。就高温超导而言，相关材料可被广泛应用于核磁共振成像、磁悬浮、量子计算等领域。