科學家發現具開關的突破性超導體  可不產生熱持續運作

編譯／高晟鈞

隨著工業與科技對於電腦運算需求的不斷攀升，滿足這些需求所需的硬體尺寸與能源消耗也隨之成長。因此，超導材料一直是眾多科學家關注並致力研究的領域。想像一下，一台不斷運行的伺服器與巨型資料研究中心，可以在不產生任何熱量的情況下持續續運作，而超導體將是實現這一理想的最大關鍵。

超導是物質的量子力學相，在特殊的溫度條件下，電流可以流過變為零電阻的材料，實現完美的電子傳輸效率。超導體目前已經用於核磁共振、粒子加速器、核融合反應器與磁浮列車等一系列先進技術中的電磁體上。另外，超導體也在量子計算中得到應用。

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超導體的挑戰

現今的大多電子產品使用半導體電晶體來快速打開和關閉電流，進而創建資訊處理中使用的二進位位元組。由於這些電流必須流過電阻有限的材料，有些能量會以熱量的形式被浪費掉；而這也是你使用電子產品一段時間後會感覺變熱的原因。

儘管超導材料有望實現零電阻；然而，目前已知超導體中所需要的最高溫度仍舊太低（零下-70^oc），這阻止了其應用於手機或是電腦等常用的3C產品的可能性。

新材料的發現

儘管如此，超導體在工業規模上的應用依舊相當可觀。近日，由華盛頓大學的Shua Sanchez博士領導的研究小組發現了一種具有特殊可調性的超導材料。這種晶體由夾在鐵、鈷和砷原子超導層之間的鐵磁銪原子平板製成。

在自然界中，同時發現鐵磁性與超導性的狀況極為罕見，因為往往其中一相會壓過另外一相。對於超導層來說，這實際上是一種不舒服的情況，因為這相當於他們被周圍的鐵磁銪原子刺穿，會削弱超導性並產生有限電阻。

超導技術的革新

對此，Sanchez博士證明了對晶體施加磁場可以重新調整銪磁場的方向，使其於超導層平行，消除了兩者的相抗作用，並實現了零電阻的特性。研究人員也對晶體施加壓力，並得到了有趣的結果。他們發現，即使不重新定向磁場，超導性也可以增強到足以克服磁性，或者反之減弱到使磁性能重新定向並不再產生零電阻狀態。

「這種材料相當令人振奮，透過施加應力或磁場，我們得以調整磁性相與超導相，進而打開與關閉超導性。你必須知道，絕大多數超導體不那麼容易切換。」Shua說道。

資料來源:ScitechDaily

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