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超高磁场中二硫化钼仍保持超导性
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荷兰格罗宁根大学、奈梅亨大学以及香港大学的物理学家们发现,二硫化钼超薄层晶体管在高强磁场中能保持与低温环境下一样的超导性能,为未来应用提供了令人兴奋的可能性。实验结果发表在13日出版的《科学》杂志上。 超导现象是一种材料中的电阻完全消失的状态,通常在非常低的温度中发生。当一种材料暴露于高强磁场中,电子对之间的弱连接键很容易被破坏,被破坏的电子对同时也让超导性能消失殆尽。但在高强磁场实验室(HFML)中,商店内即能买到的固体润滑剂二硫化钼,在高达37.5特斯拉的强磁场下仍能保持超导性。 令人吃惊的是,超导状态下的二硫化钼内部电子对之间竟然能产生接近100特斯拉的强连接,远远超过实验室提供的37.5特斯拉强度,因此其超导状态在强磁场中可以继续保持。奈梅亨大学HFML物理学家尤里·泽特勒解释说,二硫化钼的这种表现与物理学中被称为“泡利顺磁性”定律相冲突。 尽管目前的实验成果属于基础科学范畴,但泽特勒对其未来应用已经有了一些想法,比如,若借助电场掌控了其内部电子自旋以及内部磁场方向,就可以在二硫化钼中存储信息,未来有望运用到量子计算机中。 泽特勒介绍说,该实验是在零下270摄氏度低温下的强磁场中进行的,但若要注入足够多的二硫化钼电子,温度要提升到大约零下50摄氏度左右。 作为第一个在37.5特斯拉强度下使用该实验室的研究人员,格罗宁根大学先进材料实验室物理学家贾斯汀·叶非常兴奋,对这个新的实验设施来说,获得如此重要的结果算是开了个好头。接下来,还要确认对抗强磁场的超导状态下的配对机制,他希望“在未来的试验中获得更多意想不到的结果”。 总编辑圈点 近来二硫化钼有点忙。作为石墨烯的竞争者,它同样拥有二维属性,且具有能带间隙、能发光还抗磁性,相关成果自然备受瞩目。昨天本报报道二硫化钼薄膜的海水淡化渗水率远超石墨烯薄膜；今天《科学》又将其在高强磁场中保持超导的“反常”状态如实呈现……190多年前铝被发现性能优异,也未立即开发出“杀手级”产品；石墨烯产业虽蒸蒸日上,却还在摸索“突破口”,但这并不妨碍将更多优质新兴材料列入“科技改变生活”的“待开发”清单。(记者房琳琳) |
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