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神奇手性超导体在一定变形时产生电流
发布:lee_9124   时间:2018/5/30 21:32:26   阅读:235 
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通过将平面手性超导体由弯曲,产生电流。图片来源:北欧物理研究所

世界各地的科学家都在专注于寻找手性超导体,这被认为是构建量子计算机的理想选择。到目前为止,还不容易确定一种材料是否明显是手性超导体。和他们在斯德哥尔摩的同事一起,乌特勒支大学的理论物理学家最近发现,在手性超导体中产生了一种独特的效应,这应该很容易测量。除了从理论的角度来看,这一效应也简化了对手性超导体的研究。这项研究的结果发表在物理评论快报上。

研究负责人、来自乌得勒支大学的克里斯汀莫莱史密斯教授解释说到:“我们证明,只要用正确的方式变形这种超导体,就能产生电流,所以你不需要电压或磁场。这就像一种折纸电子设备。当你以一种特殊的方式弯曲材料时,电流就会开始运行,当你把它弯曲的时候,它就会停止。”

马略纳粒子

“普通”超导体和手性超导体之间的区别在于,电子不仅可以成对地穿过材料,而且成对的电子也会相互旋转。这产生了一种有趣的效果:所谓的马略纳粒子可以在一个手性超导体的导线的末端形成。这些粒子被认为是量子计算机的理想量子位。1937年,意大利理论物理学家埃托雷马略纳预测了马略纳粒子的存在,但直到最近,屠埃因霍温和杜德夫特的物理学家才发现了这种粒子的存在。

磁悬浮列车

当一个磁铁被放置在附近时,一个普通的超导体就可以产生电流。这被称为Meissner效应。超导体中的电流产生了一个相反的磁场,它抵消了磁铁的磁场。Meissner效应最引人注目的应用之一是中国和日本的磁悬浮列车,它可以通过漂浮在轨道上,达到每小时600公里的速度。

 



当一个薄层的手性超导体变形时,磁场就会自发地出现在材料中。图片来源:北欧物理研究所

乌特勒支和斯德哥尔摩的物理学家们现在已经在理论上证明了类似的效应在一个非常薄的(二维)的手性超导体层中发生,当它弯曲的时候,就像在插图中显示的那样。弯曲似乎在超导体中创造了一个磁场,这意味着它携带着电流。这是Meissner效应的几何版本。

在二维手性超导体中,所有的电子对在同一平面上旋转。弯曲材料扰乱了电子的进程。为了消除这种干扰的影响,我们创造了一个磁场,”安东奎尔博士解释道,他在论文中写了一部分关于这个主题的论文。这种几何上的Meissner效应的一般规则是,在二维手性超导体中,弯曲加上磁场必须等于零。这与普通的Meissner效应类似,在这种效应中,产生的内部磁场是相等的,但与外部磁场相反,所以它抵消了超导体周围的磁场。”

在一个普通的超导体中,Meissner效应阻止了磁场垂直于表面的发展。因此,如果看到这样的磁场,那就是“确凿的证据”证明超导体是手性的,Morais Smith解释道。尽管磁场非常微弱,但它可以用SQUID来测量,这是一种能够探测极弱磁场的传感器。


来源:材料科技在线
 
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