美日國際研究小組研制出一種奇特的新型超導(dǎo)體
近日,一個(gè)美日國際研究小組以鐿為基礎(chǔ)材料研制出一種奇特的新型超導(dǎo)體。該超導(dǎo)體不需要改變壓力、磁場強(qiáng)度或經(jīng)化學(xué)摻雜,在自然狀態(tài)就能達(dá)到物理學(xué)家所說的“量子臨界點(diǎn)”。這一發(fā)現(xiàn)突破了理論物理的限制,為人們理解量子臨界狀態(tài)打開了新視野。這種異常性質(zhì),也將改變?nèi)藗儗Τ瑢?dǎo)體制造、電子數(shù)據(jù)存儲的理解方式。研究論文發(fā)表在1月21日的《科學(xué)》雜志上。 “量子臨界點(diǎn)”是界定一種材料是不是超導(dǎo)體、如何變成超導(dǎo)體的一個(gè)屬性評估標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)過了這個(gè)點(diǎn),材料對電流的電阻會完全消失。盡管進(jìn)行過各種嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)和檢測,科學(xué)家目前仍然無法完全理解超導(dǎo)材料的“量子臨界點(diǎn)”這個(gè)關(guān)鍵特征。 長期以來,科學(xué)家通過給材料施加強(qiáng)磁場和高壓,或在材料中添加某些原子雜質(zhì),轉(zhuǎn)變材料性質(zhì)將其“調(diào)整”到量子臨界點(diǎn),由此實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)。而新研究首次在不加調(diào)整的情況下,讓新材料以自然狀態(tài)到達(dá)了量子臨界點(diǎn)。 這項(xiàng)研究開始于2008年,該合作小組中的日本實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家合成了一種由鐿、硼和鋁元素構(gòu)成的奇特晶體,其化學(xué)式為YbAlB4,并稱之為“YBAL”。東京大學(xué)研究人員最早在YBAL的β晶體結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)電性,并認(rèn)為可能在其中發(fā)現(xiàn)量子臨界點(diǎn)。然而當(dāng)接近絕對零度時(shí),它出現(xiàn)的超導(dǎo)行為掩蓋了臨界點(diǎn)的位置。 美方克勒曼小組進(jìn)一步在多種溫度和磁場強(qiáng)度條件下檢測了來自東京實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)。他們發(fā)現(xiàn)所有的數(shù)據(jù),在描繪不能觀察到的量子臨界點(diǎn)(QCP)時(shí)會出現(xiàn)曲線坍塌,代之以超導(dǎo)階段行為。在沒有壓力和其他參數(shù)等外加調(diào)整的影響下,量子臨界點(diǎn)在零磁場之上不到一根頭發(fā)的寬度。 |