新发现的超导电流仅沿着材料的边缘传播

科学家们首次发现超导电流沿着材料的边缘移动，就像蚂蚁沿着餐盘边缘爬行而没有冒险进入中间。

通常，这种电流在其中流动而没有任何能量损失的超导电流会渗透整个材料。但物理学家NaiPhuanOng及其同事在5月1日的《科学》杂志上报告说，在一片冷却到接近绝对零的二碲化钼薄片中，内部和边缘构成了两个不同的超导体。普林斯顿大学的Ong说，这两种超导体“基本上忽略了对方”。

这种外部和内部之间的区别使二碲化钼成为所谓的拓扑材料的一个例子。它们的行为与拓扑学的数学领域密切相关，在拓扑学中，只有在不切割或融合的情况下无法将一个形状塑造成另一个形状时，形状才被认为是不同的(SN：10/4/16)。在拓扑绝缘体中，电流可以在材料表面流动，但不能在内部流动，就像用锡纸覆盖的土豆(SN:5/7/10)。

同样，拓扑超导体在其内部具有超导性并且在其表面表现不同。尽管一些研究人员怀疑拓扑超导体也可能在其边缘承载超导电流，但尚未发现。但是，德国德累斯顿马克斯普朗克固体化学物理研究所的物理化学家ClaudiaFelser说，新的观察“非常有说服力”，她没有参与这项研究。“这真的非常非常令人兴奋。”

二碲化钼是一种类金属化合物，称为外尔半金属(SN:7/16/15)。它的不寻常特性可能意味着它可能包含马约拉纳费米子，这是一种材料中的扰动，科学家希望用它来制造更好的量子计算机。这种拓扑量子计算机有望抵抗损害量子计算的抖动(SN:7/20/17)。

在他们的实验中，Ong和他的同事们逐渐增加了材料上的磁场。他们同时测量了在失去超导状态之前可以增加多少电流，这个值被称为临界电流。随着磁场的增加，临界电流振荡，以重复的方式变大、变小、再变大——这是边缘超导体的标志。

振荡是由超导体的怪异物理现象引起的，其中电子形成称为库珀对的伙伴关系。这些对作为一个统一的整体，都具有相同的量子态或波函数，这决定了在特定位置发现粒子的概率。

Ong说，称为相位的波函数的一个属性类似于挂在房间边缘的派对彩带的扭曲。如果在末端连接，派对流光可以扭曲一到两次，但永远不会1.2次，例如，因为末端不会对齐。同样，相位必须围绕材料进行完整次数的扭曲。增加的磁场和扭曲约束之间的相互作用导致临界电流振荡。

一项名为Little-Parks实验的1960年代经典研究与这项新工作密切相关。在那项研究中，形状像圆柱体的超导体在变化的磁场中表现出相关的振荡。但在Ong及其同事的版本中，超导电流围绕着一块固体材料而不是一个物理圆柱体的边缘运行。

伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的物理学家SmithaVishveshwara(未参与这项研究)说：“这是评估是否存在边缘电流的一种非常聪明和漂亮的方法”，它是超导的。

　　免责声明：本文由用户上传，与本网站立场无关。财经信息仅供读者参考，并不构成投资建议。投资者据此操作，风险自担。 如有侵权请联系删除！