日本jst网站2015年8月22日披露，日本理化研究所与科学技术振兴机构(JST)共同发表文章称：由最先进的模拟计算解开了“为何碳原子聚集成足球的球状就能成为高温超导体”的多年之谜。
日本理化研究所(理研)创发物性科学研究中心的计算物质科学研究团队的酒井志朗研究人员、有田亮太郎组的组长、东京大学大学院工学研究科野村悠祐研究生、意大利国际高等研究所的马西莫·卡彭教授等组成的国际共同研究小组发现了作为分子性固体具有最高超导转移温度的富勒烯固体的超导机理。
碳元素能够成为宝石(钻石)、也能成为铅笔的芯(石墨)，是具有各种各样形态的独特元素，而众所周知60个碳原子聚集成球状就构成了富勒烯分子。这种分子进一步聚集所制作的晶体，并在间隙中插入碱性原子就可制成具有绝对温度约40K的高温超导体，而这种超导体形成的机理存在着如下的未解明的问题，为什么富勒烯固体能够成为高温超导体呢?我们长期被这个谜团所包围。
一般来说，超导体中的电子是成被称之为库珀电子对而成双地运动的。由迄今为止的实验研究中已经明确了富勒烯固体中形成了库珀电子对。另一方面，众所周知富勒烯的分子中电子之间作用着很强的库仑排斥力。实际上，富勒烯之间的距离稍微扩大，就因其库仑排斥力的作用导致由超导状态转变为莫特绝缘体的绝缘状态。单纯地来考虑，具有相同符号电荷的电子由于库仑排斥力的作用阻碍了库珀电子对的形成导致很难实现高温超导。这样，为什么强库仑斥力作用的富勒烯固体中能够形成库珀电子对就成为长期未解之谜。
国际共同研究小组不使用富勒烯固体的结晶构造以外的实验信息，而开发解析超导状态的方法论，使用超大型计算机进行了大规模的数值计算。从十万K能量级别的电子状态计算开始，聚焦至由何状态出现超为焦点，最终成功再现了几次出现超导转移发生的误差不足10K的惊人精度。另外，超导态的详细分析结果表明富勒烯固体中原子的振动和库仑排斥力的作用特异地相互协助实现了高温超导。这种机理显示出原子振动和库仑排斥力的相互辅助作用是与传统的超导机理有本质的不同。上述的研究成果于8月21日刊登在美国的科学杂志《Science Advances》上。
