揭示超導體本質 科學家確定超導體量子臨界點

編譯/高晟鈞

東京工業阿學一個研究小組成功檢測到超導性的微弱漲落(超導的前兆),確定了超導體的量子臨界點,解決了長達三十年的謎團。

東京工業阿學一個研究小組成功檢測到超導性的微弱漲落,確定了超導體的量子臨界點,解決了長達三十年的謎團。(圖/123RF)

二維超導體

超導體是一種電子在低溫下配對,電阻為零的材料,常被用於核磁共振技術、或是量子電腦中的重要元件。

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小型化超導體在低溫時的特性非常重要,只有原子厚度的二維超導體受到漲落的強烈影響,會表現出與平常超導體顯著不同的特性,這種漲落主要有兩種:在高溫下更為明顯的熱漲落(經典漲落),以及極低溫的量子漲落。

舉例來說,當施加一個垂直於二維超導體的磁場時,其磁場強度增加會導致超導體轉變為具有局域電子的絕緣體,這種現象被稱為超導體絕緣體轉變,是一由量子漲落所引起的量子相變(當磁場等參數改變時,在絕對零度處發生的相變)的經典例子。

研究成果與技術

研究採用一種具有二維系統漲落效應特徵的鉬鍺薄膜,厚度僅10奈米。由於漲落訊號隱藏在常導電子散射訊號中,無法透過電阻率測量來檢測,因此研究團隊採用了熱電效應,針對兩種類型的漲落進行測量,即超導漲落(超導振幅漲落) )和磁通線運動(超導相位波動)。

熱電效應是在各種磁場和各種溫度下測量的,從遠高於超導轉變溫度的2.4 K到非常低的溫度 0.1 K(接近絕對零度)。

最後,研究團隊成功捕捉到熱漲落與量子漲落間的交叉線(量子臨界點),換句話說,發生量子相變與漲落最強的相變點,成功揭開了困擾了科學家三十年的謎題。非晶體常規超導體所捕獲的熱電效應數據,可以被視為超導體熱電效應的標準數據,對於電冷卻系統方面的應用極為重要。

資料來源:ScitechDaily

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