作者:张佳欣 来源:科技日报 发布时间:2024/4/25 14:54:36
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科学家创造出新型一维超导体
为解决凝聚态物理长期难题提供新路径

 

科技日报北京4月24日电 (记者张佳欣)英国曼彻斯特大学研究人员创造出一种新型一维系统,成功实现了高磁场中的稳健超导。这是超导领域的一项重大进展,为在量子霍尔体系中实现超导提供了新路径,有望解决凝聚态物理学中长期存在的难题。相关研究发表在最新一期《自然》杂志上。

超导性,即某些材料以零电阻导电的能力,在量子技术领域具有深远前景。然而,在以量子电导为特征的量子霍尔体系中实现超导却是个巨大挑战。

最新研究中,曼彻斯特大学团队一开始遵循传统方法,使反向传播的边缘态彼此靠近,这通常需要在空间上限制边缘态。然而,这种方法受到实验条件、材料、失序效应等限制。

随后,该团队探索了一种新策略,灵感来自他们的早期研究。当时研究证明了石墨烯的畴界具有高度导电性。通过在两个超导体之间放置这样的畴界,他们实现了期望的反向传播边缘态之间最终的接近,同时最大限度减少了无序效应。

研究人员称,在他们制造的每个设备中,都能在相对“温和”的温度下观察到强大的高达一开尔文超电流。

进一步研究表明,这种邻近超导性并非源自沿畴界传播的量子霍尔边缘态,而是源于畴界本身存在的严格意义上的一维电子态。研究小组证实了这些一维态的存在,与量子霍尔边缘态相比,它们显示出更强的超导杂化能力。研究人员认为,内部态固有的一维性质是他们能在高磁场下观察到强大超电流的原因。

在新设备中,电子在同一纳米尺度空间内以两个相反的方向传播,而且没有散射。这样的一维系统十分少见,有望解决基础物理中一系列问题。

在第一种二维材料石墨烯问世20年后,这种新型一维超导体代表着超导研究又向前迈进了一步,有望为量子技术发展开辟新途径,并为探索新物理学铺平道路。

 
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