在超導(dǎo)材料中 電流將流動(dòng)而沒(méi)有任何電阻

在超導(dǎo)材料中，電流將流動(dòng)而沒(méi)有任何電阻。這種現(xiàn)象有很多實(shí)際應(yīng)用。但是，許多基本問(wèn)題尚未得到解答。格羅寧根大學(xué)復(fù)合材料器件物理小組負(fù)責(zé)人葉國(guó)in副教授研究了雙層二硫化鉬中的超導(dǎo)性并發(fā)現(xiàn)了新的超導(dǎo)態(tài)。結(jié)果于11月4日發(fā)表在《自然納米技術(shù)》雜志上。

在例如僅具有三個(gè)原子的厚度的二硫化鉬或二硫化鎢的單層晶體中已經(jīng)顯示出超導(dǎo)性。“在兩個(gè)單層中，都有一種特殊類型的超導(dǎo)，其中內(nèi)部磁場(chǎng)保護(hù)超導(dǎo)狀態(tài) 葉解釋說(shuō)。“當(dāng)施加大的外部磁場(chǎng)時(shí)，正常的超導(dǎo)性消失了，但是這種伊辛超導(dǎo)性得到了強(qiáng)有力的保護(hù)。即使在歐洲最強(qiáng)的靜磁場(chǎng)中，強(qiáng)度為37特斯拉，歐洲的超導(dǎo)性也是如此。二硫化鎢沒(méi)有任何變化，盡管具有如此強(qiáng)的保護(hù)作用雖然很棒，但下一個(gè)挑戰(zhàn)是找到一種通過(guò)施加電場(chǎng)來(lái)控制這種保護(hù)作用的方法。

新的超導(dǎo)狀態(tài)

葉和他的合作者研究了雙層的二硫化鉬：“在該結(jié)構(gòu)中，兩個(gè)層之間的相互作用產(chǎn)生新的超導(dǎo)狀態(tài)。” 葉創(chuàng)建了一個(gè)懸浮的雙層，兩面都帶有離子液體，可用于在雙層上產(chǎn)生電場(chǎng)。“在單個(gè)單分子層中，這樣的電場(chǎng)將是不對(duì)稱的，在一側(cè)上有正離子，而在另一側(cè)上產(chǎn)生負(fù)電荷。但是，在雙層中，我們?cè)趦蓚€(gè)單層上都可以產(chǎn)生相同量的電荷，從而形成一個(gè)對(duì)稱系統(tǒng)，”葉解釋。由此產(chǎn)生的電場(chǎng)可用于打開(kāi)和關(guān)閉超導(dǎo)。這意味著創(chuàng)建了一個(gè)超導(dǎo)晶體管，可以通過(guò)離子液體進(jìn)行門控。

在雙層中，針對(duì)外部磁場(chǎng)的Ising保護(hù)消失了。“發(fā)生這種情況是由于兩層之間的交互發(fā)生了變化。” 但是，電場(chǎng)可以恢復(fù)保護(hù)。“保護(hù)級(jí)別取決于您對(duì)設(shè)備的門控強(qiáng)度。”

庫(kù)珀對(duì)

除了制造超導(dǎo)晶體管外，葉及其同事還提出了另一項(xiàng)有趣的觀察。1964年，預(yù)計(jì)將存在一種特殊的超導(dǎo)狀態(tài)，稱為FFLO狀態(tài)(以預(yù)測(cè)它的科學(xué)家的名字命名：Fulde，F(xiàn)errell，Larkin和Ovchinnikov)。在超導(dǎo)中，電子成對(duì)地在相反的方向上傳播。由于它們以相同的速度行進(jìn)，因此這些庫(kù)珀對(duì)的總動(dòng)量為零。但是在FFLO狀態(tài)下，速度差很小，因此動(dòng)量不為零。到目前為止，還沒(méi)有在實(shí)驗(yàn)中對(duì)這種狀態(tài)進(jìn)行適當(dāng)?shù)难芯俊?/p>

葉說(shuō)：“我們已經(jīng)滿足了在設(shè)備中準(zhǔn)備FFLO狀態(tài)的所有先決條件。” “但是狀態(tài)非常脆弱，并且受到材料表面污染物的嚴(yán)重影響。因此，我們將需要使用更干凈的樣品重復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。”

借助懸浮的二硫化鉬雙層，Ye和合作者擁有研究某些特殊超導(dǎo)狀態(tài)所需的所有成分。“這是真正的基礎(chǔ)科學(xué)，可能會(huì)給我們帶來(lái)概念上的改變。”