研究者已经发现节约能量的超导体已经成为可能，如果电子能违反直觉的在平带中运动能够成为可能。

 阿尔托大学的研究者已经发现节约能量的超导体已经成为可能，如果电子能违反直觉的在平带中运动能够成为可能。

 超导体是一种惊人的材料，它能够运输电流和能量而不会有所损失。由于这个原因，它们是对构建能够提供大量电场而不融化的磁体是十分有用的。它有十分多的应用。超导体是CERN大型强子对撞机的基本的组成部分，、磁悬浮列车，、医学目的的核磁共振成像的组成部分。核磁共振成像目前仍然为候补的一个重要原因是因为成本太高。确实，超导体需要冷却到100度以下去展现它们的特点，这意味着我们要用很贵的冰箱。

 在现代材料科学中一个重要的问题是超导现象背后的运作机理，特别地，人们迫切希望能够准确的预测超导现象出现时的温度。目前为止，对于准确的预测一些流行的超导体材料这个温度人们依然没有很好的理论基础。这是十分不幸的，因为理解超导体的运作机制对于人们终有一天在常温下得到超导体是十分必要的。

 阿尔托大学的研究人员最近在超导体方面有了潜在的突破。他们的研究依赖于1928年FeLix Bloch发展的晶体中电子运动的理论。它是量子理论中，晶体中充电的电子能够像在自由空间一样自由地移动这一机理的重要延续。但是，晶体有着非平凡的现象去调节电子的表面质量。的确，在晶体中电子看上去比在自由空间中要更重（更轻），这意味着想推动它运动需要更多（更少）的力量。

这个事实是一个重要的系列，因为较大相对质量会导致较高的超导体的绝对温度。去理想化的提升绝对温度，我们需要去考虑无限大的相对质量，或者用物理学上的术语，电子在   “平带”。天真的，我们希望有着相对质量无限大的电子可以固定在某一位置，不能去携带任何电流，然后超导体基本的特点会流失。

“我对能够找到能够在平带上携带电子的超电流十分感兴趣。我们已经找到了一些关于这个事实的提示，但是还没能推断出这个谜题的一般解决方式。”阿尔托的物理教授PäiviTörmäs说到。很惊奇地，在量子学理论中，无线质量不需要去阻碍电流的流动。这个问题的关键点是要记住电子具有波粒二象性。PäiviTörmä 和博士后SebastianoPeotta发现单单具有粒子特性的质量本身是不能够有效地去描述固体中电子的结构。我们也需要一些叫做“量子度量”的东西。

度量标准告诉了人们如何去测量距离，在某些情况下两点之间的测量在圆形表面和平面是不同的。这一点告诉我们量子度量标准测量了电子波在晶体中的传递。这个传递具有波的特性。拥有一样相对质量的电子，有可能是无限大，可以跟波在晶体中传递的不同联系起来。这个可以用量子度量去测量。“我们的结果带来了很大正面的影响。”Peotta说到。“这提出了一个新奇的设计和加工具有绝对温度的超导体的方法。”如果我们的预测能够被证实，一般的理解会有着很大的波动，但是我对这个的感觉是很好地。”

更有趣的发现是，量子度量标准和整数陈类数字度量的电子的波特性有着十分微妙的联系。陈类数字是拓扑变量的一种，它描绘了一个物体的数学特性是不随主关变化的，但是它是随着物体的变形而逐渐变化的。一个非常简单地例子是克莱因瓶。单独的一个克莱因瓶被称作莫比乌斯带。一个克莱因瓶可以向前和向后移动，但却不能交叉撤了带子断裂。这个常数总是一个整数。

 同样地，陈类数字总是一个整数，并且除非电子的波有着剧烈地变化，这个数字是不会改变的。如果陈类数字不为0，解开位于材料中相邻原子中心的电子波的问题是不可能的。因此，波需要去相互重叠，这个重叠会保证超导现象在平带中发生。阿尔托大学的研究者因此而发现了超导现象和拓扑学的联系。

在这项研究中，芬兰是世界的领先者，它们已经预测了平带超导现象可以在石墨上的表面发生。这个研究是由GrigoryVolovik和Nikolai Kopnin (阿尔托大学) 和TeroHeikkilä (Jyväskylä大学)发现的。

 为了完成下一步的发现，Peotta和Törmä’s 理论上的预测可以在实验上被测定。这个实验是在极冷的原子气体中进行的。“这个夏天我在苏黎世大学当访客教授的经历对在这个课题上的未来研究是十分有发展的。”Törmä

说到。“我们也对这个物理学上的理论对已知超导材料有着很大帮助有着浓厚的兴趣，但是这一点还没有被提及。”Peotta补充到。

以上的发表是对阿尔托大学提供材料的重新编排和整理。

新材料在线编译整理——翻译：王昊天     校正：摩天轮