凝聚態(tài)物理在研究極端條件下物質(zhì)的行為這一領(lǐng)域，近年來(lái)取得了顯著的進(jìn)展。其中一個(gè)前沿是對(duì)兆巴壓力下的材料的研究，這種壓力下會(huì)出現(xiàn)新的性質(zhì)和現(xiàn)象。超導(dǎo)性，即物質(zhì)在低于臨界溫度時(shí)電阻為零的現(xiàn)象，是其中備受關(guān)注的一個(gè)主題。隧道光譜學(xué)是一種揭示極端條件下超導(dǎo)性?shī)W秘的重要技術(shù)，最近一篇發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》的論文，在兆巴壓強(qiáng)下利用隧道光譜學(xué)測(cè)定硫的超導(dǎo)能隙。

超導(dǎo)性是一種宏觀的量子現(xiàn)象，源于電子對(duì)（庫(kù)珀對(duì)）的形成，其中電子對(duì)通過晶格振動(dòng)（聲子）的相互作用而結(jié)合在一起。超導(dǎo)基態(tài)與激發(fā)態(tài)之間的能隙是表征超導(dǎo)性的一個(gè)基本參數(shù)。準(zhǔn)確地確定超導(dǎo)間隙為潛在的配對(duì)機(jī)制提供了至關(guān)重要的見解。然而，在極端條件下，例如兆巴壓強(qiáng)下，測(cè)量能隙面臨著巨大的實(shí)驗(yàn)挑戰(zhàn)。

隧道光譜學(xué)是一種強(qiáng)大的工具，用于探測(cè)電子態(tài)密度和確定超導(dǎo)能隙。在這種技術(shù)中，一個(gè)小的電壓被施加在一個(gè)隧道結(jié)上，這個(gè)結(jié)由一個(gè)隔離兩個(gè)導(dǎo)電電極的絕緣屏障組成。隧穿電流對(duì)電極的電子結(jié)構(gòu)非常敏感，穿過勢(shì)壘的隧穿電流對(duì)電極的電子結(jié)構(gòu)非常敏感。當(dāng)其中一個(gè)電極是超導(dǎo)時(shí)，態(tài)密度在費(fèi)米能級(jí)上出現(xiàn)間隙，導(dǎo)致隧道譜出現(xiàn)特征峰。通過分析該峰的形狀和位置，可以精確確定超導(dǎo)能隙。

將隧道譜應(yīng)用于高壓下的材料需要?jiǎng)?chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法。金剛石對(duì)頂砧（DAC）能夠產(chǎn)生超過百萬(wàn)大氣壓的壓強(qiáng)，是產(chǎn)生極端條件的理想工具。然而，在DAC的有限空間內(nèi)制造可靠的隧道結(jié)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。最近的突破導(dǎo)致了與DAC兼容的平面隧道結(jié)技術(shù)的發(fā)展，使得在兆巴壓強(qiáng)下進(jìn)行高質(zhì)量的隧道譜測(cè)量成為可能。

硫作為一種簡(jiǎn)單的元素，已成為高壓超導(dǎo)研究的一個(gè)引人入勝的課題。在常壓下，硫是絕緣體，但在兆巴壓強(qiáng)下，它經(jīng)歷了一系列相變，最終轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘賾B(tài)并表現(xiàn)出超導(dǎo)性。硫的超導(dǎo)性發(fā)現(xiàn)，作為高溫超導(dǎo)體硫化氫的一個(gè)關(guān)鍵成分，引起了人們對(duì)了解其潛在機(jī)制的濃厚興趣。

通過利用隧道譜，研究人員成功地測(cè)定了160 GPa下硫的超導(dǎo)能隙。得到的隧道譜揭示了一個(gè)清晰的超導(dǎo)能隙，表明庫(kù)珀對(duì)的形成。能隙的溫度依賴性與巴丁-庫(kù)珀-施里弗（BCS）理論的預(yù)測(cè)一致，表明在這個(gè)壓強(qiáng)范圍內(nèi)硫是一種傳統(tǒng)的聲子介導(dǎo)超導(dǎo)體。

測(cè)定硫的超導(dǎo)能隙是高壓超導(dǎo)領(lǐng)域的一個(gè)重要里程碑。它為支持該體系中傳統(tǒng)的BCS機(jī)制提供了重要的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。此外，為DAC開發(fā)平面隧道結(jié)技術(shù)為探索各種材料在極端條件下的電子性質(zhì)開辟了新的途徑。

總之，隧道譜已被證明是研究兆巴壓強(qiáng)下超導(dǎo)性的不可或缺的工具。成功測(cè)定硫的超導(dǎo)能隙是一個(gè)顯著的成就，揭示了這一有趣體系中的配對(duì)機(jī)制。隨著實(shí)驗(yàn)技術(shù)和理論理解的不斷進(jìn)步，對(duì)極端條件下超導(dǎo)性的探索有望揭示新的現(xiàn)象，并可能徹底改變我們對(duì)物質(zhì)的理解。