得益于新的非常规界面,高温超导体越来越接近现实
一组研究人员设计了超导体(在低温下表现出零电阻的材料)和手性材料之间的独特界面。新界面显着增强了塞曼场——影响电子自旋的磁场。该技术可能是电子、能源、最重要的是量子计算等领域新的创新应用的关键。
新型超导材料将传统超导体与表现出强自旋轨道耦合的材料结合在一起。这种由电子自旋与其轨道运动之间的耦合产生的相互作用已被证明会强烈影响超导材料的特性。该界面在超导体表面引起自旋极化并产生磁性起源准粒子态。
现在,准粒子态是那些特别受磁场影响的态。这些状态可能出现在电子和磁场之间相互作用很强的材料中。这些效应与手性诱导自旋选择性(CISS)的概念相关,其中材料的结构手性影响其电子的自旋和轨道角动量。 CISS 对于发展超导自旋电子学和拓扑超导至关重要,因为它提供了一种控制超导材料中电子自旋的方法。
通过设计这两种材料之间的界面,研究人员能够增强超导性能。由此产生的材料还表现出更高的磁场耐受性,这本身就是许多实际应用的关键因素。例如,它可以消除量子系统与其环境相互作用时发生的退相干。
影响?这项新技术可以促进高温超导体的发展,这种超导体可以在接近环境条件的温度下工作。值得注意的是,现有的超导体只能在极低的温度下工作。如果温度升高到足以达到导带,超导性就不会发生。因此,基于所述界面的未来材料可以重新定义能量传输和存储,并能够创建更强大、更高效的电子设备,例如高性能晶体管。
最后,这种新材料中增强的自旋轨道耦合可能导致实现具有拓扑特性的奇异超导态。奇异态在电子特性和对称性方面与传统超导体不同。如前所述,由于它们在信息处理和量子计算方面的潜力,这些状态一直是人们强烈研究兴趣的主题。
研究人员相信,他们的发现将刺激超导领域的进一步研究,并在不久的将来开辟新的途径。作为参考,第一个使用超导体的商用 MRI 系统于 20 世纪 80 年代初推出。不用说,这是突破性的技术,希望未来的应用程序只能建立在其遗产的基础上。
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