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查看更多+零磁場的單向超導性被發(fā)現(xiàn)！計算機速度有望提高至太赫茲
2022年04月28日 09:56:14
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：羊舌木 點擊量：4438
近日，荷蘭代爾夫特理工大學副教授馬扎爾·阿里及其研究小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了零磁場的單向超導性。
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】零磁場指的是N極和S極的磁力，在兩極的區(qū)域內(nèi)相互拮抗而使磁力抵消，但磁力在該處的變動幅度很大，只是在整體表現(xiàn)上，仍然保持著接近零的數(shù)值，呈現(xiàn)極低磁場狀態(tài)的場域。
超導體指的是在某一溫度下，電阻為零的導體。超導體不僅具有零電阻的特性，另一個重要特征是完全抗磁性，它可以使電子設(shè)備的速度提高數(shù)百倍，且無能量損耗。常傳導中，電子以單粒子的形式運動；在超導體中，它們成對運動，而不會損失任何電能。然后超導體自1911年由荷蘭物理學家卡末林·昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)后，至今也沒有人能夠解決讓超導電子僅單向運動的問題。
近日，荷蘭代爾夫特理工大學副教授馬扎爾·阿里及其研究小組已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了零磁場的單向超導性。約瑟夫森結(jié)是由兩塊超導體夾以某種很薄的勢壘材料而構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，例如S(超導體)—I(半導體或絕緣體)—S(超導體)結(jié)構(gòu)，如同一個三明治。它沒有任何特殊的破壞對稱性機制可導致電子單向?qū)щ姟b3Br8是一種像石墨烯一樣的二維材料，理論上它含有一個凈電偶極子，其本征特性可以新方式調(diào)制兩個超導體之間的耦合。
研究人員在其所稱的“量子材料約瑟夫森結(jié)”中，用量子材料Nb3Br8代替了約瑟夫森結(jié)中的經(jīng)典勢壘材料，剝離了Nb3Br8幾個原子層后，將其作為三明治的超薄“夾心”，放置于兩個超導體之間，從而制作了約瑟夫森二極管。Nb3Br8是首次實現(xiàn)約瑟夫森二極管的關(guān)鍵部件，而正常三維材料無法做到。
為了確保新的約瑟夫森二極管具有超導二極管效應，研究人員在其正向和反向都施加了相同大小的電流。他們發(fā)現(xiàn)，在一個方向上實際上沒有測量到電阻(超導電性)，而在另一個方向上測量到了實際電阻(正常電導率)。并且在施加不同強度的磁場時，也測量了這一效應。該實驗結(jié)果表明，當磁場為0時，這種效應明顯存在，而當磁場作用時，這種效應就會消失。
以前只能使用半導體去實現(xiàn)的技術(shù)，現(xiàn)在有望使用超導體架構(gòu)而成，例圖速度高達太赫茲的計算機，比我們當前設(shè)備快300到400倍，其問世將影響各項技術(shù)應用甚至整個社會。零磁場的單向超導性的發(fā)現(xiàn)，為超導計算鋪平了道路，或徹底改變集中式計算和超級計算。
(資料參考來源：科技日報、百科)
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