超导体是一种冷却到临界温度以下时无电阻导电的材料。这些材料在各个领域都有革命性的应用，包括电动机、发电机、高速磁悬浮列车和磁共振成像。在这些材料中，像Bi2212这样的CuO2超导体因其高临界温度而脱颖而出，超过了Bardeen-Cooper-Schrieffer极限，这是超导的理论最高温度极限。然而，高温超导体（如Bi2212）中超导性的起源仍然是物理学中最有趣的谜团之一。

　　这个难题的关键在于这些材料的二维CuO2晶体平面，这已经通过各种实验进行了广泛的研究。光学反射率的测量，分析了不同波长的光如何从不同方向反射出晶体平面，并揭示了Bi2212在其“ab”和“ac”晶体平面上都显示出明显的光学各向异性。光学各向异性描述了基于光穿过材料的方向的材料光学特性的变化。现在，虽然反射率测量提供了有价值的信息，但通过测量Bi2212的光学各向异性的光学“透射率”来研究光如何通过不同波长的晶体，可以更直接地了解其体特性。然而，这样的研究以前很少进行。

　　为了弥补这一差距，日本的一个研究小组，由Toru Asahi教授，Kenta Nakagawa研究员和早稻田大学综合研究机构科学与工程学院的硕士生Keigo Tokita领导，利用紫外线和可见光透射率测量研究了铅掺杂Bi2212单晶强光学各向异性的起源。朝日教授进一步阐述说：“实现室温超导一直是一个梦想，需要了解高温超导体的超导机制。我们使用紫外-可见光透射测量作为探针的独特方法使我们能够阐明Bi2212中的这些机制，使我们更接近这一目标。”日本东北大学材料研究所的Masaki Fujita教授也参与了这项研究，该研究发表在2024年11月7日的《科学报告》上。

　　在他们之前的工作中，研究人员使用一种广义的高精度通用偏振计，研究了室温下Bi2212沿其“c”晶轴的光学各向异性对波长的依赖性。这种强大的仪器可以同时传输光学各向异性标记-线性双折射（LB）和线性二色性(LD) -以及紫外到可见光区域的光学活性（OA）和圆二色性（CD）。他们早期的发现揭示了LB和LD光谱的显著峰，他们假设这是来自于Bi2212晶体结构的不相称调制，其特征是与通常的原子排列模式不相称的周期性变化。

　　为了澄清是否确实如此，研究小组在本研究中研究了掺杂铅的Bi2212晶体的光学各向异性。“以前的研究表明，在Bi2212晶体中，部分取代Bi的Pb抑制了不相称的调制，”Tokita先生解释说。为此，该团队使用浮动区方法制造了具有不同铅含量的Bi2212单圆柱形晶体。然后用水溶性胶带从这些晶体中剥离得到超薄板标本，超薄板标本允许紫外线和可见光的透射。

　　实验表明，随着铅含量的增加，LB和LD光谱中的大峰明显减少，这与抑制不适应调制一致。这种减少是至关重要的，因为它允许在未来的实验中更准确地测量OA和CD。

　　在评论这些发现时，朝日教授评论说：“这一发现使研究伪间隙和超导相中对称性破缺的存在与否成为可能，这是理解高温超导机制的关键问题。它有助于开发新的高温超导体。”

　　这项研究标志着在探索室温超导性的过程中迈出了关键的一步，这一突破可能会彻底改变从能量传输到医学成像和运输的技术。