近期,，華盛頓大學(xué)（University of Washington）和美國能源部阿貢國家實(shí)驗(yàn)室（Argonne National Laboratory）的物理學(xué)家們在超導(dǎo)體領(lǐng)域有了最新突破，可能有助于實(shí)現(xiàn)更高效的未來,。

據(jù)悉,，研究人員們發(fā)現(xiàn)了一種對外界刺激具有獨(dú)特敏感性的超導(dǎo)材料，可以隨意增強(qiáng)或抑制超導(dǎo)性能,。

這為節(jié)能的可切換超導(dǎo)電路提供了新的機(jī)會,，最新研究結(jié)果已于近期發(fā)表在了《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

隨著工業(yè)計算需求的增長,，滿足這些需求所需硬件的尺寸和能耗也隨之增長,。超導(dǎo)材料是解決這一難題的潛在方案，它可以成倍地降低能耗,。

超導(dǎo)是物質(zhì)的一種量子力學(xué)階段,，其中電流可以以零電阻流過材料。這導(dǎo)致了完美的電子傳輸效率,。超導(dǎo)體被用于最強(qiáng)大的電磁鐵中,，用于先進(jìn)技術(shù),，如磁共振成像、粒子加速器,、聚變反應(yīng)堆,，甚至懸浮列車。超導(dǎo)體也被用于量子計算,。

今天的電子產(chǎn)品使用半導(dǎo)體晶體管來快速開關(guān)電流,，產(chǎn)生信息處理中使用的二進(jìn)制1和0。由于這些電流必須流過電阻有限的材料,，一些能量就會以熱能的形式浪費(fèi)掉,。這就是為什么你的電腦會隨著你的使用而發(fā)燙。

材料超導(dǎo)性所需的低溫,，通常在冰點(diǎn)以下90攝氏度以上,，使得這些材料不適用于手持設(shè)備。然而,，可以想象,，它們在工業(yè)級還是有用的。

于是,，該團(tuán)隊(duì)研究了一種具有特殊可調(diào)性的不同尋常的超導(dǎo)材料,。這種晶體是由鐵磁性的銪原子薄片夾在鐵、鈷和砷原子的超導(dǎo)層之間構(gòu)成的,。

根據(jù)科學(xué)家們的說法,，在自然界中發(fā)現(xiàn)鐵磁性和超導(dǎo)性同時存在是極其罕見的，因?yàn)橐粋€相通常會壓倒另一個相,。

他們說,，“對于超導(dǎo)層來說，這實(shí)際上是一個非常不舒服的情況,，因?yàn)樗鼈儽恢車B原子的磁場刺穿,。這會削弱超導(dǎo)性，導(dǎo)致電阻有限,?！?/p>

為了了解這些階段的相互作用，研究人員在美國領(lǐng)先的X射線光源——位于阿貢的能源部科學(xué)辦公室用戶設(shè)施先進(jìn)光子源（APS）研究了一年,。

在那里,，他們得到了能源部科學(xué)研究者研究計劃的支持，并開發(fā)了一個能夠探測復(fù)雜材料微觀細(xì)節(jié)的綜合表征平臺,。

通過X射線技術(shù)的結(jié)合,，研究人員能夠證明，在晶體上施加磁場可以使銪磁力線重新定向,，使其與超導(dǎo)層平行,。這消除了它們的拮抗作用,，導(dǎo)致零阻力狀態(tài)出現(xiàn)。

利用電子測量和X射線散射技術(shù),，科學(xué)家們能夠確認(rèn)他們可以控制材料的行為,。

“控制超導(dǎo)性的獨(dú)立參數(shù)的本質(zhì)是相當(dāng)迷人的，因?yàn)槿藗兛梢岳L制出控制這種效應(yīng)的完整方法,，”他們說,，“這種潛力提出了幾個迷人的想法，包括為量子設(shè)備調(diào)節(jié)場靈敏度的能力,?！?/p>

然后，研究小組對晶體施加壓力,，得到了有趣的結(jié)果,。他們發(fā)現(xiàn)，即使不重新調(diào)整磁場方向,，超導(dǎo)電性也能被提升到足以克服磁性的程度,，或者被削弱到磁場重新定向不再能產(chǎn)生零電阻狀態(tài)的程度。這一附加參數(shù)允許控制和定制材料對磁性的敏感性,。

“這種材料是令人興奮的,，因?yàn)槟阍诙鄠€階段之間有一個緊密的競爭，通過施加一個小的應(yīng)力或磁場,，你可以使一個階段超過另一個階段,，從而打開和關(guān)閉超導(dǎo)性。絕大多數(shù)超導(dǎo)體都不那么容易切換,?！彼麄冋f。