揭示超導體本質　科學家確定超導體量子臨界點

編譯／高晟鈞

東京工業阿學一個研究小組成功檢測到超導性的微弱漲落（超導的前兆），確定了超導體的量子臨界點，解決了長達三十年的謎團。

二維超導體

超導體是一種電子在低溫下配對，電阻為零的材料，常被用於核磁共振技術、或是量子電腦中的重要元件。

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小型化超導體在低溫時的特性非常重要，只有原子厚度的二維超導體受到漲落的強烈影響，會表現出與平常超導體顯著不同的特性，這種漲落主要有兩種：在高溫下更為明顯的熱漲落（經典漲落），以及極低溫的量子漲落。

舉例來說，當施加一個垂直於二維超導體的磁場時，其磁場強度增加會導致超導體轉變為具有局域電子的絕緣體，這種現象被稱為超導體絕緣體轉變，是一由量子漲落所引起的量子相變（當磁場等參數改變時，在絕對零度處發生的相變）的經典例子。

研究成果與技術

研究採用一種具有二維系統漲落效應特徵的鉬鍺薄膜，厚度僅10奈米。由於漲落訊號隱藏在常導電子散射訊號中，無法透過電阻率測量來檢測，因此研究團隊採用了熱電效應，針對兩種類型的漲落進行測量，即超導漲落（超導振幅漲落） ）和磁通線運動（超導相位波動）。

熱電效應是在各種磁場和各種溫度下測量的，從遠高於超導轉變溫度的2.4 K到非常低的溫度 0.1 K（接近絕對零度）。

最後，研究團隊成功捕捉到熱漲落與量子漲落間的交叉線（量子臨界點），換句話說，發生量子相變與漲落最強的相變點，成功揭開了困擾了科學家三十年的謎題。非晶體常規超導體所捕獲的熱電效應數據，可以被視為超導體熱電效應的標準數據，對於電冷卻系統方面的應用極為重要。

資料來源:ScitechDaily

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