超导体能够在零电阻的情况下导电，这要归功于库柏对(Cooper pair)和电子对(electron duo)。库柏对是电子对相互作用的结对体，它们能在不受阻碍的情况下穿过材料。早在2007年布朗大学的研究人员有了一个惊人发现，在绝缘材料中也存在库珀对，它有助于阻止电流的流动，而不是使电流流动成为可能。现在同一个实验室小组已经揭示了这些“库珀对绝缘体”所包含的力。现发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的一篇论文中，研究人员指出：
在绝缘阶段，库柏对受到相互排斥作用的制约，而不是材料原子晶格中的任何无序状态。在设计利用超导绝缘过渡(例如超导开关)的材料或器件时，这种洞察力可能很重要。布朗大学的物理学教授、该论文的资深作者吉姆·瓦勒斯(Jim Valles)说：电子学的关键是控制电子流，所以要找到新的方法，让电子流产生新的操作方法，用于新设备的实现。这项研究为我们提供了关于库珀对传播的新信息，这可能有助于在新设备中操纵它们。此前Valles和同事对非晶态铋薄膜进行了实验，厚块的非晶态铋起到超导体作用。
但当它被切成只有几个原子那么厚的薄片时，它就变成了绝缘体。瓦勒斯和同事们的初步研究表明，库珀对(以布朗大学物理学家利昂·库珀的名字命名，库珀因描述了它们的动力学而获得诺贝尔奖)出现在这些电影中。但电影中的库珀对并没有像在超导状态下那样自由移动，而是被困在材料内部的小岛上，无法跳跃到下一个小岛。然而，目前还不清楚是什么力量将这对双胞胎固定在原地。这正是Valles和同事们希望通过这项新研究发现的。使库柏对固定的一种可能性是电荷，每对粒子都带有很强的负电荷，带相同电荷的粒子相互排斥。这可能是库珀对跳跃到下一个岛有困难，因为那个岛已经被另一对库珀对占据了。
Jim Valles. 图片: Brown University
这就造成了电荷相关的交通堵塞，阻止电流通过材料。Valles和同事们打算测试这种情况。在这项研究中，把钆原子撒到铋绝缘体的原子结构中。钆是磁性的，而磁性削弱了库柏对耦联-潜在地导致他们分裂成单独的电子。如果有几对库伯龙在瞬间断裂，就会释放出一些岛屿空间，给完整库伯龙留下跳跃的空间。因此，如果更多电子对随着钆的加入而开始跳跃，这将是一个明确的信号，表明这些材料中的电阻是由电荷相关的交通堵塞驱动，这正是实验所显示。正是电影中那些小岛的组合，以及库珀对相互排斥而形成小岛之间的屏障，才产生了这种阻力。
这是第一次有人能够排除其他可能导致的因素。另一种可能性是一种被称为安德森局域化的现象，它与物质结构的无序有关。在接近绝对零度的温度下，安德森效应可能很重要，因为在接近绝对零度的温度下，它们会形成一种更奇特的状态，称为超绝缘，在这种状态下，电阻会变得无穷大。但在相对较高的温度下，这项研究表明电荷才是最重要的。这可能会对设计新的电子设备产生影响——也许是用于逻辑门的超导开关。有可能从这个装置中得到一个低温开关，或者如果我们能从高温超导体中得到这种行为，可能会得到更高温度的版本，这可能会有更实际的用途。
