来自英国巴斯大学,与美国阿拉贡国家研究室、西北大学、霍夫斯特拉大学的研究团队,近日发表了一项研究成果,找到了可让磁性(Megnitism)和超导性(Superconductivity)共存的材料。
这项发表在著名物理期刊《物理评论快报》上的研究指出,数十年来,物理学家只能推论磁性与超导性共存的可能,但始终无法证实。 由于已知实验中,磁性与超导性总是出现互斥现象,所有铁磁性材料中的电磁分子,在排列过程中都会破坏负责超导性的电子对(Electron Pair),以致于两者无法共存。
▲数十年来,科学家始终无法突破磁性与超导性互斥的问题
团队指出,某些材料在极度低温的情况下,可以产生超导性。 但是为了要使超导体以及电脑运算科技进化到下一世代,人们必须找出让超导性与磁性共存的方法与材料,才能让磁芯记忆和磁性电脑计算这些技术,与超导性融合,将效率提升到更高等级。
虽然几十年来,已有科学家开发出几种可出现磁性与超导性共存的材料,但由于材料科学界迄今仍搞不清楚共存情形的理论基础是什么,因此材料开发实验的成果很难进行复制,对于科学界来说是个困扰许久的问题。
「我们在实验中发现,一种运用广泛的超导体材料 RbEuFe4As4,在零下236度时可以产生优异的超导性,但如果将温度降到零下258度时,这款材料会出现磁性」,领导团队的Simon Bending教授表示。
▲RbEuFe4As4的晶体结构
而此前阿拉贡国家研究室的Alexei Koshelev 博士也提出了相同的理论模型,由于材料中铕原子(Europium)引起的磁波动,会抑制超导性形成,但随着温度降到零下258 度以下时,铕原子的磁波动会开始与其他原子对齐,因而降低了对超导性的抑制。
因此,透过这项实验,团队指出超导体材料的晶格(Lattice)中,磁性和超导性各自在自己的子晶格(Sub-lattice)中分开运作,彼此之间关联很小。
▲领导研究团队的巴斯大学Simon Bending教授
这项发现帮助科学界理解磁性和超导性共存的物理机制,并且提供了一个常见且稳定的实验材料,让世界各地的科学家,可更进一步研究将共存特性的材料,运用在下一世代半导体、能源与电脑的相关研发。
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