科学家通过研究发现超导性与耗散可同时存在

halleris

之前在明尼苏达州戈夫曼超导实验组读博士时，陈宇（音译）发明了一种制备超导纳米电路的新方法。然而，他设计的超精细锌纳米线表现出超导性和耗散的共存现象，偏离了我们一直以来的超导规律共识。

典型的超导性和耗散被认为是独立排他存在的，其中，耗散是一种电能转化成热能的热力学特征，被认为作为超导的对立状态出现。现在加州大学圣塔芭芭拉分校就读博士后的陈宇和他的导师艾伦·M·戈夫曼，以及明尼苏达大学物理学家艾利克斯·加米涅夫花费了几年时间，经过谨慎的实验性和理论性工作，近日找到了对这种奇怪现象的合理解释：在陈宇设计的纳米线中，由电子激发产生的超导准粒子表现出一种独特的“非平衡态”。相关成果发表在近期《自然·物理》杂志上。

据物理学家组织网报道，这种超导准粒子是由相滑移产生的。在超导状态下，当超对称流流经纳米导线，制造超导性的量子力学功能，能够将导线拧成涡旋状。随着时间的推移，涡旋的转速会越来越小直至完全消失，这种现象被称为相滑移。“我们最大的成就是制造出了比以往更小和更冷却的纳米线，”加米涅夫说，“这让超导准粒子能够更快速通过导线且避免停留，从而导致一种特殊的非热能状态，将超导材料和普通材料的特性结合了起来。”

此外，相滑移现象还产生了此前没被发现的“工作电压平稳态”。当磁力场从通常的超导性减退态势转向工作电压平稳态，超导区域会扩大且超导性会增强，这也是从未有过的发现。“对于非常精细的纳米导线而言，这个性能出乎意料。”戈夫曼说。

这一现象在陈宇设计的超精细超导电路中广泛存在，它在纳米元素和导线之间，建立了一种较为理想的关联。纳米尺度的超导电路将成为超导计算机系统的关键组件。

“我们的发现证明，超导纳米导线更适合考察非平衡态的量子现象。”陈宇总结道。戈夫曼说：“当然，我们需要进一步探索纳米导线产生非平衡态的具体参数。同时我们也需要测试不同长度和不同材料导线的表现，以便将来定义各种参数。”（