@ 2016.11.16 , 23:59

科学家又将电流玩出了新花样

研究人员们已研发出一种具备超导性能的新型电流,它也被称作超电流,这意味着它在流经某种材料的时候可以不用损失能量。

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他们已经成功地让这种电流行经了创纪录的600纳米。

虽然六百纳米听起来不多,但它已足以表明这种技术能够被应用在实验室之外,比如给硬件供能的时候不会损失能量,这是这种超电流被推向的最远距离。

新超电流由旋转方向一致的电子对构成,来自荷兰莱顿大学物理所的科学家们已能够在二氧化铬做成的电线中推动它。

这些电子的旋转方向非常重要,因为在此之前,研究人员们不认为他们能够研发出电子对同方向旋转的超电流。

超导性,即电流在某种材料中畅行无阻的能力,最先由诺贝尔奖获得者Heike Kamerlingh Onnes在1911年提出。

那时候,超导性是一种重要而又昂贵的现代技术,它在MRI机器和磁悬浮列车中均有作用。

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但令人失望的是我们不知道这种现象的原理,或者说我们不知道该如何让它更有效。

如果我们能够找到在室温下出现超导性的方法,那么这种方法将是一种革命性技术,供电网络也不会在运输电的时候浪费百分之七的能量。

从1911年开始,我们就对超导性有一些了解。在超导现象被人提出过后的五十年里,研究人员们发现超导体中的电子成对旋转,这有可能是超电流的关键。

原本研究人员们以为电子只能通过不同方向的旋转来摆脱电阻的限制。但现在发现这种假设是错的,近几年来,人们发现超电流中的电子有个旋转网。然而我们对其原理的了解仍处于初步阶段。

在最近的研究中,来自荷兰的研究团队利用二氧化铬(只能容纳含有旋转网的电流)进行研究。

他们将这种金属冷却至超导态之后,得以产生电子对同向旋转的超电流。

这种电流非常强,一束电流能达到十亿安培每平方米。这种强度的电流足以让磁铁悬空,让未来的人制造出不会带来能量损失的硬件。

这些强力硬件的制造将基于自旋电子学之上。更令人吃惊的是,该团队可以用新型电流跨国六百纳米的鸿沟。

虽然细菌都不止六百纳米,但这意味着电子对在实验室外的实际使用中存活时间会足够长。

在这种超电流走入日常生活之前,我们还需要等待很长时间,不过我们已经对超电流替代品工作原理和它们的潜力有了更好的了解。

研究人员们在 Physical Review X中总结道:“我们的发现为超导自旋电子学打造可扩展设备体系提供了第一个切实可行的方案。”

本文译自 Sciencealert,由译者 肌肉桃 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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