科學家發現具開關的突破性超導體  可不產生熱持續運作

編譯/高晟鈞

隨著工業與科技對於電腦運算需求的不斷攀升,滿足這些需求所需的硬體尺寸與能源消耗也隨之成長。因此,超導材料一直是眾多科學家關注並致力研究的領域。想像一下,一台不斷運行的伺服器與巨型資料研究中心,可以在不產生任何熱量的情況下持續續運作,而超導體將是實現這一理想的最大關鍵。

超導材料一直是眾多科學家關注並致力研究的領域。圖/截取自 ScitechDaily

超導是物質的量子力學相,在特殊的溫度條件下,電流可以流過變為零電阻的材料,實現完美的電子傳輸效率。超導體目前已經用於核磁共振、粒子加速器、核融合反應器與磁浮列車等一系列先進技術中的電磁體上。另外,超導體也在量子計算中得到應用。

更多新聞: 哈佛大學推出高溫超導體的創新方法

超導體的挑戰

現今的大多電子產品使用半導體電晶體來快速打開和關閉電流,進而創建資訊處理中使用的二進位位元組。由於這些電流必須流過電阻有限的材料,有些能量會以熱量的形式被浪費掉;而這也是你使用電子產品一段時間後會感覺變熱的原因。

儘管超導材料有望實現零電阻;然而,目前已知超導體中所需要的最高溫度仍舊太低(零下-70oc),這阻止了其應用於手機或是電腦等常用的3C產品的可能性。

新材料的發現

儘管如此,超導體在工業規模上的應用依舊相當可觀。近日,由華盛頓大學的Shua Sanchez博士領導的研究小組發現了一種具有特殊可調性的超導材料。這種晶體由夾在鐵、鈷和砷原子超導層之間的鐵磁銪原子平板製成。

在自然界中,同時發現鐵磁性與超導性的狀況極為罕見,因為往往其中一相會壓過另外一相。對於超導層來說,這實際上是一種不舒服的情況,因為這相當於他們被周圍的鐵磁銪原子刺穿,會削弱超導性並產生有限電阻。

超導技術的革新

對此,Sanchez博士證明了對晶體施加磁場可以重新調整銪磁場的方向,使其於超導層平行,消除了兩者的相抗作用,並實現了零電阻的特性。研究人員也對晶體施加壓力,並得到了有趣的結果。他們發現,即使不重新定向磁場,超導性也可以增強到足以克服磁性,或者反之減弱到使磁性能重新定向並不再產生零電阻狀態。

「這種材料相當令人振奮,透過施加應力或磁場,我們得以調整磁性相與超導相,進而打開與關閉超導性。你必須知道,絕大多數超導體不那麼容易切換。」Shua說道。

資料來源:ScitechDaily

瀏覽 93,686 次

覺得不錯的話就分享出去吧!

發佈留言

Back to top button