材料的超級導電性能，又稱“超導”，這一物理學中最奇妙的現象早在1911年就已經被認知。用通俗的語言說，當某些材料被冷卻至某個臨界溫度以下時，電阻就會突然地消失。與此同時，還會發生被稱為“Meissner效應”的神奇現象，也就是超導體會對外加的磁場產生完全屏蔽的作用，磁場也就無法穿過材料內部。
這樣的超導材料聽起來無比得酷炫，不僅僅可以大大提高電流的傳輸效率，而且利用對磁場的排斥作用，甚至可以讓我們居住的房屋漂浮在空中。腦補一下這個畫面，就如同《阿凡達》電影中的哈利路亞懸浮山。到時候這樣科幻世界中的場景若果真實現了，就再也不用愁去何處躲霧霾了。我自云端練瑜伽，任憑風吹和雨打，這樣的畫面美得不敢想象......然而，之所以我們至今尚未實現這一夢想，是因為材料產生超導性很大程度上受到了材料本身的化學組成和溫度的局限。自1911年發現汞的超導性很多年以來，人們所發現的大部分超導材料只能在低溫液氦區，即4 K左右的極低溫下，才產生超導性。這就要求許多的低溫設備和相應技術的支持，由于費用高昂且極不便利而限制了超導體的實際應用。在上世紀70年代左右，人們開始探索臨界溫度更高的，也被稱之為“高溫超導”的材料。
到了80年代初期，位于瑞士蘇黎世的IBM公司的物理學家卡爾·米勒（K. A. Müller）和約翰內斯·柏諾茲（J. G.Bednorz）合作在氧化物中尋找超導體。最終兩人在1986年1月16日，也就是31年前的今天，成功合成鈣鈦礦結構的LaBaCuO的超導材料，其臨界溫度高達35 K。這一具有里程碑式非凡意義的結果是高溫超導研究所取得的突破性進展，并且隨后掀起了全球范圍內研究這一類氧化物材料的新高潮。僅在一年之后的1987年，這兩位科學家就被授予諾貝爾物理學獎，以表彰他們卓越的貢獻和對其他科學工作者在高溫超導領域研究帶來的重要啟迪。
約翰內斯·柏諾茲是因此獲得獲得殊榮的兩位科學家的其中之一，也是主導了整個科研實驗直到最后獲得重要發現的那一位。柏諾茲的母親是一位鋼琴老師，父親是小學老師，他們在二戰的漩渦中被迫從波蘭轉移到了德國，并且養育了四個孩子。1950年5月16日，柏諾茲出生在德國西部一個叫做諾因基興的小城，成為了家中最年幼的一個。俗話說“子承父業”，柏諾茲的父母從小極力培養他學習古典音樂，但他卻從不對鋼琴感興趣，而更喜歡和他的哥哥們一起修理摩托車和汽車，從小便展現出他的動手實踐能力。柏諾茲進入中學后開始對自然科學異常青睞，并且對化學產生了濃厚興趣，從化學實驗中也學到了不少操作的技能。
1968年，柏諾茲順利地進入了明斯特大學主修化學。然而，他卻對學校里大課授課的方式不太適應，因而轉修了人數較少的晶體學，這門在礦物學中既涉及化學又涉及物理學的交叉學科。1972年，在導師的安排之下柏諾茲成為了IBM公司的蘇黎世研究實驗室進行了為期3個月的暑期交流生。正是這一次前往IBM的經歷改變了他之后的人生，因為在那里他不僅僅碰到了之后與他一起合作的作為物理部門負責人的卡爾·米勒，跟隨著他學習了晶體生長的工藝和材料表征的方法，同時也被實驗室中自由與創新的氛圍深深感染。
在1974年，柏諾茲再次來到了蘇黎世的IBM實驗室開始了為期6個月的碩士畢業實驗。在米勒的鼓勵之下，他開展了關于鈣鈦礦結構氧化物以及SrTiO3晶體生長的課題研究，并且柏諾茲繼續將此項研究延伸為之后在蘇黎世聯邦理工的博士課題。
1982年，獲得博士學位的柏諾茲正式加入IBM公司，并且參與到目前米勒正在開展的關于材料超導性的研究之中。1983年，柏諾茲在米勒的提議下對一系列過渡金屬氧化物的陶瓷材料的電學性質進行系統研究。雖然陶瓷材料一般被認為導電性很差，但正是這一另辟蹊徑的做法，之后給他們帶來了巨大的收獲！米勒和柏諾茲最初的設想，是在那些具有可導致所謂Jahn-Teller晶格畸變效應的氧化物中尋找。在兩年多的時間里，柏諾茲夜以繼日開展了對La-Ni-O體系的研究，但是并沒有成功。之后他又把注意力轉向了含銅的氧化物。在無數次失敗嘗試之后的1986年1月16日，柏諾茲在一次常規實驗中對La-Cu-O氧化體系進行了Ba的摻雜，終于發現了La-Ba-Cu-O體系中超導性的跡象，并且臨界溫度高達35 K，超越了Nb3Ge所創造的23 K的記錄整整12 K! 這一結果簡直令人難以置信，為了保險起見，經驗豐富的米勒還是建議柏諾茲繼續重復實驗，直到確認得到數據的正確性后，在4月中旬，柏諾茲與米勒將這一令人振奮的研究結果提交給了德國物理學期刊Zeitschrift für Physik B，并在一個月后發表了。次年他們又被共同授予了諾貝爾物理學獎。通常需要經過漫長的審核流程與評選時間的諾貝爾獎，此次的頒發速度之快令人驚訝，也成為了史上獲獎與成果發現之間間隔最短的一次，可見這次的發現有多么重大的意義！果不其然，在這之后幾年內，世界各地科學家們又相繼在這一類氧化物中發現了多種液氮高溫區的超導材料，例如釔系銅氧化物YBa2Cu3O7-x (YBCO)和鉍系銅氧化物Bi2Sr2Can-1CunO2n+4+x (BSCCO)等材料，一下子把臨界溫度提高到了150 K左右！
31年前的今天，當柏諾茲和米勒興奮地觀測到高溫超導現象時，他們也許尚未想到這一發現對整個凝聚態物理學界和將來人類對物質認識所帶來的革命性改變。我們也完全有理由相信，作為未來材料的超導材料必定會給世界帶來翻天覆地的變化，有朝一日室溫超導也最終會實現，我們距離夢想的距離從未遙遠！
