20世纪80年代，铜氧化物高温超导体的发现推翻了一种广为流行的理论，即超导体材料仅在约30开尔文（或零下406华氏度）的极低温度下无电阻。几十年来，研究人员一直在关注100开尔文（零下280华氏度）以上的铜酸盐超导体研究。现在美国能源部劳伦斯伯克利实验室的科学家找到了这一问题的答案——电子自旋。相关成果将发表在12月13日的《科学》杂志上。

1、在旋转方式中添加电子自旋

每一个电子都像一个指向某个方向的微小磁铁。大多数超导体材料中的电子似乎都遵循着自己的旋转方向。它们的电子不是指向同一个方向，而是不规则地向某一个方向旋转——有的向上，有的向下，有的向左或向右。

当开发新的材料时，科学家们会观察材料的电子自旋。但是，当制造超导体时，凝聚态物理学家传统上并不关注自旋，因为传统观点认为这些材料的独特性是通过两个电子相互作用的方式，即“电子关联”形成的。但该研究用一种称为SARPES（s）的技术，发现一些超导体材料中存在电子自旋的特殊模式。

2、高温超导体的新图谱

材料在高于预期的温度下，或远低于零华氏度的极冷温度下出现超导，是因为只有在这样的条件下才能在没有任何阻碍地输送电子，此时电子能够同步运动，而不会被摇摆的原子撞击，进而产生电阻。在这类特殊的高温超导体材料中，铜酸盐的表现最好，一些研究人员相信，铜酸盐有可能成为制作新型超高效电线的材料。

凝聚态物理学家在研究的超导材料中发现了电子关联。其实还存在另一种电子相互作用方式，“自旋-轨道耦合”，即电子的磁矩与材料中的原子相互作用。许多人认为，与“电子关联相比”，铜酸盐超导体中的“自旋-轨道耦合”很弱，所以常常被忽略。

3、用SARPES发现电子自旋

SARPES探测器由Lanzara、Zahid Hussain和Chris Zzwiak共同开发。科学家用其探测电子的关键特性，如价带结构。科学家使用SARPES与ALS的10.0.1光束，探测到电子的自旋速度，发现bi-2212独特的自旋模式，即“非零自旋”。