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

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

     科技日報北京4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，成功實(shí)現了高磁場(chǎng)中的穩健超導。這是超導領(lǐng)域的一項重大進(jìn)展，為在量子霍爾體系中實(shí)現超導提供了新路徑，有望解決凝聚態(tài)物理學(xué)中長(cháng)期存在的難題。相關(guān)研究發(fā)表在最新一期《自然》雜志上。

 
超導性，即某些材料以零電阻導電的能力，在量子技術(shù)領(lǐng)域具有深遠前景。然而，在以量子電導為特征的量子霍爾體系中實(shí)現超導卻是個(gè)巨大挑戰。
 
最新研究中，曼徹斯特大學(xué)團隊一開(kāi)始遵循傳統方法，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)驗條件、材料、失序效應等限制。
 
隨后，該團隊探索了一種新策略，靈感來(lái)自他們的早期研究。當時(shí)研究證明了石墨烯的疇界具有高度導電性。通過(guò)在兩個(gè)超導體之間放置這樣的疇界，他們實(shí)現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(wú)序效應。
 
研究人員稱(chēng)，在他們制造的每個(gè)設備中，都能在相對“溫和”的溫度下觀(guān)察到強大的高達一開(kāi)爾文超電流。
 
進(jìn)一步研究表明，這種鄰近超導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，它們顯示出更強的超導雜化能力。研究人員認為，內部態(tài)固有的一維性質(zhì)是他們能在高磁場(chǎng)下觀(guān)察到強大超電流的原因。
 
在新設備中，電子在同一納米尺度空間內以?xún)蓚€(gè)相反的方向傳播，而且沒(méi)有散射。這樣的一維系統十分少見(jiàn)，有望解決基礎物理中一系列問(wèn)題。
 
在第一種二維材料石墨烯問(wèn)世20年后，這種新型一維超導體代表著(zhù)超導研究又向前邁進(jìn)了一步，有望為量子技術(shù)發(fā)展開(kāi)辟新途徑，并為探索新物理學(xué)鋪平道路。  
 

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