根據新聞稿報道,美國哥倫比亞大學的研究人員開發了在室溫下工作的最快、最高效的超導體。此超導體由一種超超材料製成,其化學式為Re6Se8Cl2,它是錸、硒和氯的化合物。
在很短的時間內,矽已成為大多數現代設備不可或缺的一部分,從手機到汽車,從電腦到智慧家庭。然而,科學家發現矽很快就會達到極限。這是由半導體的原子結構決定的。
當任何材料振動時,它都會產生稱為聲子的量子粒子。反過來,聲子會散射激子、電子或電子對,這些激子在電子設備中攜帶能量和訊息。這個過程發生得非常快,飛秒(10-15 秒)內覆蓋奈米(10-9 m)的距離。然而,該過程也會產生熱量,導致能量損失,並限制訊息傳輸的速度。
最快的超導體
對於 Re6Se8Cl2,聲子不是分散激子,而是與激子結合形成新的準粒子,稱為聲極性激子。這並不是第一次在材料中檢測到極化子。然而,Re6Se8Cl2 極化子以彈道方式移動或無色散。這意味著它們可以移動得更快,傳輸訊息更快,並且以熱量形式損失的訊息更少。
在哥倫比亞大學研究人員進行的實驗中,極化子在矽中的傳播速度是電子的兩倍,在不到一納秒(10-9 s)的時間內穿過幾微米(10-6 m) 。由於極軸可以持續 11 奈秒,研究人員相信它可以覆蓋超過 25 微米的距離。
Re6Se8Cl2 中的激子相對較慢,這有助於它們比其他半導體中快速彈跳的激子更容易與聲子結合。這導致極化子可以在材料內不受阻礙地移動。由於準粒子是由光控制的,理論上處理速度可以達到飛秒,比當代電子學快六個數量級。
緩慢移動的準粒子形成了世界上最快的超導體。新半導體中的準粒子就像眾所周知的烏龜,緩慢但穩定地移動並最終獲勝。傑克‧圖利亞格,哥倫比亞大學
Re6Se8Cl2 也被稱為超超半導體,因為在實驗室製造過程中,所用元素的原子聚集在一起,表現得像一個大原子,而不是讓它們重新排列成分子。
一個可能無法翻譯的偶然發現像美國國家科學基金會的精確組裝科學材料工程材料研究中心這樣的實驗室正在致力於合成超原子,甚至建造能夠以超快速度捕捉超小粒子運動的高分辨率成像儀器。
Re6Se8Cl2 的合成是為了測試其中一台高解析度顯微鏡,預計不會有任何結果。相反,研究人員發現了相反的情況並觀察到更快的運動。
然後,研究人員花了兩年時間,使用具有空間和時間分辨率、可以對極軸進行成像的先進顯微鏡,來了解為什麼超組學結構會表現出這樣的行為。
Re6Se8Cl2 也可以被提取成原子薄片,以便與其他材料結合。然而,第一種元素錸極其稀有,因此極其昂貴,使其不太可能出現在未來的常規設備中。
研究人員相信,他們可以在不久的將來找到可以擊敗 Re6Se8Cl2 的類似半導體。
這篇文章在室溫下發現了一種新的超導體,它利用了其粒子的緩慢性,來自《經濟情景》 。
這是在 Thu, 26 Oct 2023 19:09:45 +0000 在 https://scenarieconomici.it/scoperto-un-nuovo-superconduttore-a-temperatura-ambiente-che-sfrutta-la-lentezza-delle-proprie-particelle/ 的報紙 “Scenari Economici” 上發表的文章的翻譯。