採訪 / 許至雅（科學推展中心執行編輯）．撰稿 / 沙珮琦（科學推展中心特約編輯）

審訂 / 仲崇厚特聘教授（國立陽明交通大學電子物理系）

　　在現代物理領域，高溫超導體是科學家們十分著迷卻又困惑不已的難題之一。自從 1986 年首次發現高溫超導體以來，學界一直嘗試釐清它的機制。

　　經過多年鑽研，國立陽明交通大學電子物理系仲崇厚特聘教授與團隊，終於成功解開銅酸鹽（cuprates）中奇異金屬量子臨界狀態的形成機制，不僅登上國際頂尖期刊「物理學進展報告」，也在為解開高溫超導體超導機制的路程中，向前邁進了一大步。
 

科研社發現物理的奇妙，一步步踏入高溫超導體的謎團
　　談起自己踏入物理研究的初衷，仲崇厚分享了自己高中時期參與科學研習社的回憶。當時，在學長們的帶領之下，他認識到宇宙天文、粒子物理等等奇妙的概念，大大拓展了他對於世界的想像，也點燃了對於自然科學的好奇之心。而第二個契機則發生在大學畢業前夕，正好是高溫超導現象剛被發現不久的階段，「為何超導溫度能這麼高？有沒有機會實現室溫超導？」這種種問題不斷浮現在他的腦中，而這股探索未知的強烈渴望，也進一步推動他深入這個領域，選擇遠赴國外深造。

　　而在德國進行博士後研究的階段，正巧遇上了陽明交大開出教職缺，他觀察到臺灣的學術環境早已具備與國際接軌的實力，透過網路、便捷的交通以及國際合作經費，他這一代的學者在國際學界的交流比上一代前輩們更加緊密，於是選擇回臺繼續深耕理論物理的領域。

追求熱情所在，嘗試解答普遍卻未有答案的難題
　　在仲崇厚的研究生涯中，許多前輩的指導對於他看待科學的方式產生了深遠影響。
　　他在攻讀博士學位時，指導教授 Professor Marston 便因為對於全球暖化議題深感擔憂，毅然將研究重心從原本的高溫超導轉向氣候變遷，最終發展出以物理理論解釋大氣現象的「全球暖化的量子力學」（The  Quantum Mechanics of Global Warming）這個全新領域。他指導教授的學術經歷讓仲崇厚深受啟發，了解到研究的熱情與動力，是決定能否將科學做好的最關鍵因素，「他所關注的（議題）是他的熱情所在，在這樣熱情的驅動之下，可以做出非常傑出的研究」。
　　而另一位布朗大學的教授 Professor Kosterlitz（2016年諾貝爾物理獎得主）則和仲教授分享他研究之路的心得：現象越普遍、大家越不知道其原因的研究課題，就越值得去做。仲崇厚回顧自身，從高中、大學一路到研究階段，對於高溫超導的熱情始終未曾消減，多年來投入研究高溫超導體形成機制，希望能真正理解這種在許多材料中普遍存在、卻始終沒有公認標準理論模型的現象。
 

盡力解析高溫超導與奇異金屬關聯，為實際應用奠定基礎
　　仲崇厚的研究專長在於凝態物理理論（Theoretical Condensed Matter Physics），原本電子或原子會呈現規則的晶格（Lattice）排列狀態，在一些特殊的情況下（例：低溫），由於量子力學的原因，這些電子和原子會因為強關聯交互作用而產生全新的集體行為，磁性與電性也可能因此轉變。
　　其中，仲崇厚最核心的關注焦點便在於高溫超導的理論機制。以銅氧化物高溫超導體材料為例，在未加雜質的狀況下，此材料處於反鐵磁絕緣態，但加入一定的雜質比例後，就會突然變成超導態。在超導狀態下，電子與電子間會形成庫柏電子對（Cooper Pair），讓電子在移動的時後不會產生電阻。這個現象牽涉到電子的自旋、電荷，以及電子間強關聯的相互作用。其中最值得問的問題是：從絕緣態到超導態，超導庫柏電子對的形成機制為何？在超導態尚未形成前的‘奇異金屬’態之形成機制為何？以及高溫超導態如何從高溫時的「奇異金屬」態經由降溫演變而來？這些便是理論物理學家們一直在嘗試解答的問題。
　　經過多年鑽研這些問題後，仲崇厚提出了奇異金屬做為「量子臨界糾纏態」（quantum critical entangled state） 的理論模型，成功地解釋了材料內部兩種量子態「磁性自旋液體態」與「普通金屬態」激烈競爭的關係，也描述了兩者勢均力敵時，會如何形成量子臨界點以及奇異金屬量子臨界糾纏態。這個突破性的發現，不僅刊登於英國物理學會出版的《Reports on Progress in Physics》（物理學進展報告），更讓他獲得國際高溫超導研討會「Superstripes」所頒發的「斐波那契獎」（Fibonacci Prize）肯定。
　　在科學研究的路上，很多時候都像是盲人摸象，仲崇厚謙虛表示：「我不敢說我看到了大象全貌，但至少它主要的部分，我們都能成功地描述實驗現象」。

拓展跨領域合作，探索實際應用的可能
　　仲崇厚的專業領域雖主要屬於基礎研究，但後續的應用層面非常廣泛，尤其對於「室溫超導體」的追尋，始終是現今科學界的聖杯，如果能成功創造出在室溫常壓狀態下也能穩定運作的超導體材料，將對於節能減碳、電力無損傳輸、核磁共振（MRI）以及核融合技術帶來革命性的改變。
　　而在對於高溫超導形成機制的理解上，若能進一步釐清奇異金屬、量子臨界點以及與高溫超導的關係，便可有助預測新興高溫超導材料，或在既有的銅氧化物高溫材料基礎上，尋求新的突破。
　　在理論計算之外，仲崇厚也積極地與美國布魯克海文國家實驗室（Brookhaven National Laboratory，BNL）等頂尖實驗團隊進行跨域合作，將實際的實驗數據與理論模型進行對比與驗證，成果發表於《自然-通訊》（Nature Communications）等國際頂尖期刊，成為學術生涯的重要代表作之一。他目前正與美國國家高磁場實驗室（National High Magnetic Field Laboratory，NHMFL）高溫超導實驗團隊合作，共同解開高磁場下奇異金屬的量子臨界行為。

　　對於自己目前的學術成就，仲崇厚除了感謝學校與國科會的長期支持，及團隊成員的努力不懈，也確信了過往的耐心付出是成功不可或缺的關鍵，回望一路走來的歷程，他表示：「堅持對基礎物理的興趣、保持初心及對自然的好奇心，不必因為一時的挫折而失去信心。」他也深信，找到自己的強項與最有熱情的領域，堅持下去，一定會有一些新的發現。
　　未來，仲崇厚計畫將人工智慧（AI）融入研究中，希望藉其力量收集過往的文獻資料、釐清觀念間的聯繫、評估不同研究路線的優劣，加速突破技術瓶頸，希望對於高溫超導，能夠有更深入的理解。