哈佛大學推出高溫超導體創新方法

編譯/高晟鈞

超導體被冠以物理學的「聖杯」之一的美名,在過去幾十年來引起廣泛的關注。這些允許電子完美、無損流動的材料卻通常只能在高於絕對零度以上一些的溫度下表現出這種特殊的量子力學特性,以至於其運用的普及化有些不切實際。

哈佛大學推出高溫超導體創新方法。(圖/截取自 Scitechdaily)

近日,由哈佛大學的物理學教授Philip Kim領導的研究小組展示了一種製造高溫超導體(酮酸鹽)的新策略,為以前無法實現的領域,提供了全新的超導體設計形式與概念。

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酮酸鹽超導體

酮酸鹽是一種銅氧化物,幾十年前,它在「相對」高溫的溫度下展現了特殊的超導性;也是從那時起,許多科學家相信,它可能是一把打開阻止我們通往常溫超導的關鍵鑰匙。

酮酸鹽超導體目前最高溫的紀錄為攝氏-107度,但由於這些材料複雜的電子和結構特徵,如何在不破壞其超導相的情況下處理這些材料是極其複雜的。

全新的方法概念

該團隊在超高純度的氬氣中,使用了無空氣、低溫晶體製造技術,在銅酸鉍鍶鈣銅氧化物的兩個極薄層之間設計了一個乾淨的界面,稱為 BSCCO。BSCCO被認為是一種相對「高溫」超導體,因為它在大約-108攝氏時開始表現超導性。儘管以實際標準來看,溫度非常低,但在超導體中卻高得驚人,通常必須冷卻到約-205攝氏度。

BSCCO會被分成兩層,每層僅有頭髮的千分之一寬。接著,在-130攝氏溫度下,它將兩層以45度扭曲的方式堆疊在一塊,而脆弱的介面處會保有超導性。

這種方法有幾種優點。第一,在沒有阻力的情況下通過介面的最大電流將根據電流方向而改變。第二,透過反轉這種極性介面來對量子態進行電子控制,將有望製造出可以切換的高溫超導二極體,並納入量子位元的計算技術當中。

資料來源:Scitechdaily

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