科學家創造出新型一維超導體

科技日報北京4月24日電 （記者張佳欣）英國曼徹斯特大學研究人員創造出一種新型一維系統，成功實現了高磁場中的穩健超導。這是超導領域的一項重大進展，為在量子霍爾體系中實現超導提供了新路徑，有望解決凝聚態物理學中長期存在的難題。相關研究發表在最新一期《自然》雜志上。

超導性，即某些材料以零電阻導電的能力，在量子技術領域具有深遠前景。然而，在以量子電導為特征的量子霍爾體系中實現超導卻是個巨大挑戰。

最新研究中，曼徹斯特大學團隊一開始遵循傳統方法，使反向傳播的邊緣態彼此靠近，這通常需要在空間上限制邊緣態。然而，這種方法受到實驗條件、材料、失序效應等限制。

隨后，該團隊探索了一種新策略，靈感來自他們的早期研究。當時研究證明了石墨烯的疇界具有高度導電性。通過在兩個超導體之間放置這樣的疇界，他們實現了期望的反向傳播邊緣態之間最終的接近，同時最大限度減少了無序效應。

研究人員稱，在他們制造的每個設備中，都能在相對“溫和”的溫度下觀察到強大的高達一開爾文超電流。

進一步研究表明，這種鄰近超導性并非源自沿疇界傳播的量子霍爾邊緣態，而是源于疇界本身存在的嚴格意義上的一維電子態。研究小組證實了這些一維態的存在，與量子霍爾邊緣態相比，它們顯示出更強的超導雜化能力。研究人員認為，內部態固有的一維性質是他們能在高磁場下觀察到強大超電流的原因。

在新設備中，電子在同一納米尺度空間內以兩個相反的方向傳播，而且沒有散射。這樣的一維系統十分少見，有望解決基礎物理中一系列問題。

在第一種二維材料石墨烯問世20年后，這種新型一維超導體代表著超導研究又向前邁進了一步，有望為量子技術發展開辟新途徑，并為探索新物理學鋪平道路。