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新手已上路木蟲 (職業(yè)作家)
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超高磁場(chǎng)中二硫化鉬仍保持超導(dǎo)性
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荷蘭格羅寧根大學(xué)、奈梅亨大學(xué)以及香港大學(xué)的物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn),二硫化鉬超薄層晶體管在高強(qiáng)磁場(chǎng)中能保持與低溫環(huán)境下一樣的超導(dǎo)性能,為未來(lái)應(yīng)用提供了令人興奮的可能性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)表在13日出版的《科學(xué)》雜志上。 超導(dǎo)現(xiàn)象是一種材料中的電阻完全消失的狀態(tài),通常在非常低的溫度中發(fā)生。當(dāng)一種材料暴露于高強(qiáng)磁場(chǎng)中,電子對(duì)之間的弱連接鍵很容易被破壞,被破壞的電子對(duì)同時(shí)也讓超導(dǎo)性能消失殆盡。但在高強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室(HFML)中,商店內(nèi)即能買到的固體潤(rùn)滑劑二硫化鉬,在高達(dá)37.5特斯拉的強(qiáng)磁場(chǎng)下仍能保持超導(dǎo)性。 令人吃驚的是,超導(dǎo)狀態(tài)下的二硫化鉬內(nèi)部電子對(duì)之間竟然能產(chǎn)生接近100特斯拉的強(qiáng)連接,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過實(shí)驗(yàn)室提供的37.5特斯拉強(qiáng)度,因此其超導(dǎo)狀態(tài)在強(qiáng)磁場(chǎng)中可以繼續(xù)保持。奈梅亨大學(xué)HFML物理學(xué)家尤里·澤特勒解釋說(shuō),二硫化鉬的這種表現(xiàn)與物理學(xué)中被稱為“泡利順磁性”定律相沖突。 盡管目前的實(shí)驗(yàn)成果屬于基礎(chǔ)科學(xué)范疇,但澤特勒對(duì)其未來(lái)應(yīng)用已經(jīng)有了一些想法,比如,若借助電場(chǎng)掌控了其內(nèi)部電子自旋以及內(nèi)部磁場(chǎng)方向,就可以在二硫化鉬中存儲(chǔ)信息,未來(lái)有望運(yùn)用到量子計(jì)算機(jī)中。 澤特勒介紹說(shuō),該實(shí)驗(yàn)是在零下270攝氏度低溫下的強(qiáng)磁場(chǎng)中進(jìn)行的,但若要注入足夠多的二硫化鉬電子,溫度要提升到大約零下50攝氏度左右。 作為第一個(gè)在37.5特斯拉強(qiáng)度下使用該實(shí)驗(yàn)室的研究人員,格羅寧根大學(xué)先進(jìn)材料實(shí)驗(yàn)室物理學(xué)家賈斯汀·葉非常興奮,對(duì)這個(gè)新的實(shí)驗(yàn)設(shè)施來(lái)說(shuō),獲得如此重要的結(jié)果算是開了個(gè)好頭。接下來(lái),還要確認(rèn)對(duì)抗強(qiáng)磁場(chǎng)的超導(dǎo)狀態(tài)下的配對(duì)機(jī)制,他希望“在未來(lái)的試驗(yàn)中獲得更多意想不到的結(jié)果”。 總編輯圈點(diǎn) 近來(lái)二硫化鉬有點(diǎn)忙。作為石墨烯的競(jìng)爭(zhēng)者,它同樣擁有二維屬性,且具有能帶間隙、能發(fā)光還抗磁性,相關(guān)成果自然備受矚目。昨天本報(bào)報(bào)道二硫化鉬薄膜的海水淡化滲水率遠(yuǎn)超石墨烯薄膜；今天《科學(xué)》又將其在高強(qiáng)磁場(chǎng)中保持超導(dǎo)的“反�！睜顟B(tài)如實(shí)呈現(xiàn)……190多年前鋁被發(fā)現(xiàn)性能優(yōu)異,也未立即開發(fā)出“殺手級(jí)”產(chǎn)品；石墨烯產(chǎn)業(yè)雖蒸蒸日上,卻還在摸索“突破口”,但這并不妨礙將更多優(yōu)質(zhì)新興材料列入“科技改變生活”的“待開發(fā)”清單。(記者房琳琳) |
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