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科學(xué)家創(chuàng)造出新型一維超導(dǎo)體 為解決凝聚態(tài)物理長期難題提供新路徑

發(fā)布時(shí)間:2024-5-8來源:青島市科技局點(diǎn)擊:返回列表

     科技日報(bào)北京4月24日電 (記者張佳欣)英國曼徹斯特大學(xué)研究人員創(chuàng)造出一種新型一維系統(tǒng),成功實(shí)現(xiàn)了高磁場中的穩(wěn)健超導(dǎo)。這是超導(dǎo)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大進(jìn)展,為在量子霍爾體系中實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)提供了新路徑,有望解決凝聚態(tài)物理學(xué)中長期存在的難題。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期《自然》雜志上。

 
超導(dǎo)性,即某些材料以零電阻導(dǎo)電的能力,在量子技術(shù)領(lǐng)域具有深遠(yuǎn)前景。然而,在以量子電導(dǎo)為特征的量子霍爾體系中實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)卻是個(gè)巨大挑戰(zhàn)。
 
最新研究中,曼徹斯特大學(xué)團(tuán)隊(duì)一開始遵循傳統(tǒng)方法,使反向傳播的邊緣態(tài)彼此靠近,這通常需要在空間上限制邊緣態(tài)。然而,這種方法受到實(shí)驗(yàn)條件、材料、失序效應(yīng)等限制。
 
隨后,該團(tuán)隊(duì)探索了一種新策略,靈感來自他們的早期研究。當(dāng)時(shí)研究證明了石墨烯的疇界具有高度導(dǎo)電性。通過在兩個(gè)超導(dǎo)體之間放置這樣的疇界,他們實(shí)現(xiàn)了期望的反向傳播邊緣態(tài)之間最終的接近,同時(shí)最大限度減少了無序效應(yīng)。
 
研究人員稱,在他們制造的每個(gè)設(shè)備中,都能在相對“溫和”的溫度下觀察到強(qiáng)大的高達(dá)一開爾文超電流。
 
進(jìn)一步研究表明,這種鄰近超導(dǎo)性并非源自沿疇界傳播的量子霍爾邊緣態(tài),而是源于疇界本身存在的嚴(yán)格意義上的一維電子態(tài)。研究小組證實(shí)了這些一維態(tài)的存在,與量子霍爾邊緣態(tài)相比,它們顯示出更強(qiáng)的超導(dǎo)雜化能力。研究人員認(rèn)為,內(nèi)部態(tài)固有的一維性質(zhì)是他們能在高磁場下觀察到強(qiáng)大超電流的原因。
 
在新設(shè)備中,電子在同一納米尺度空間內(nèi)以兩個(gè)相反的方向傳播,而且沒有散射。這樣的一維系統(tǒng)十分少見,有望解決基礎(chǔ)物理中一系列問題。
 
在第一種二維材料石墨烯問世20年后,這種新型一維超導(dǎo)體代表著超導(dǎo)研究又向前邁進(jìn)了一步,有望為量子技術(shù)發(fā)展開辟新途徑,并為探索新物理學(xué)鋪平道路。  
 

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