@ 2016.11.16 , 23:59
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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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TOTAL COMMENTS: 17+1

  1. 3325132

    @长岭康: 但是要让信息能被读取的话则需要强大能量。

  2. 大根
    @1 year ago
    3325133

    耳机发烧友的福音!!!

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  3. 3325135

    我觉得原理就像激光,另外无法持久的原因应该是因为电子进入和出来后是两个电子,不能保证是同一个,当然就慢慢消耗掉了。

  4. log-ho
    @1 year ago
    3325170

    超导队又得一分?

  5. Antiname
    @1 year ago
    3325172

    小编,我看你有网瘾

  6. 一等上流
    @1 year ago
    3325191

    在煎蛋待久了,真的逐渐感觉到现代科技树的枝干蓬勃生长的势头,感觉真是极好的。

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  7. 柳道道
    @1 year ago
    3325268

    说的好,那么超流电怎么做功呢?

  8. ryotsu
    @1 year ago
    3325279

    玩电的不是杨教授么

  9. zionius
    @1 year ago
    3325313

    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。
    应译作:原本研究人员们以为要实现零电阻,一对电子的自旋方向必须相反,这样总自旋就为零。但近年来,人们发现这一假设是错的,超流中的电子可以有不为零的总自旋。然而我们对其原理的了解仍处于初步阶段。

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  10. 3325332

    所以说 这超电流的电子和Beta射线有啥区别

  11. codetrick
    @1 year ago
    3325346

    这篇文章的翻译存在若干物理常识性错误:
    1. 中文文献中super-current通常称为超导电流,不称“超电流”。
    2. Spin应译作自旋。固体中的电子具有自旋和轨道运动两类自由度,虽然同样贡献角动量,但电子自旋为其内秉性质,不能简单理解为其绕一旋转轴自转。 从这一角度来说,原文的表述实际上也误导了读者。
    3. net spin应为净自旋,不是什么旋转网。

    然后谈谈原文的问题:
    超导电流本身并不新奇,因此第一段很具误导性。这篇PRX论文的新奇之处在于产生100%自旋极化的超导电流,并且展示可以由此制备600nm宽的S-F-S约瑟夫森结。在传统的超导体中,自旋相反的电子两两配对成所谓“库伯对”,也被称为自旋单态配对超导(singlet pairing)。在这个工作中,通过MoGe超导体的超导近邻效应(proximity effect)在Ni中产生自旋极化的超导电子对,并将超导电流注入CrO2纳米线。这里自旋极化的电子对又称为三重态配对(triplet pairing)。由于CrO2的铁磁性,自旋三重态的库伯对在600nm长的纳米线中得以保持。文章的主体是讨论如何生长高质量的CrO2纳米线。这句话“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”显然是不符合实际的。至少这篇文章没有展示如何调控自旋极化电流的极化方向(例如通过自旋-轨道耦合效应),用于磁存储的应用也就无从说起。

    我支持煎蛋发表更多的科普文章,但同时也希望能有一个机制保证科普文章原文的质量和翻译的质量。我想煎蛋的读者中一定有不少从事科研工作的学生/学者,不知道你们怎么看?

    [55] XX [0] 回复 [0]
  12. codetrick
    @1 year ago
    3325352

    这篇文章的翻译存在若干物理常识性错误:
    1. 中文文献中super-current通常称为超导电流,不称“超电流”。
    2. Spin应译作自旋。固体中的电子具有自旋和轨道运动两类自由度,虽然同样贡献角动量,但电子自旋为其内秉性质,不能简单理解为其绕一旋转轴自转。 从这一角度来说,原文的表述实际上也误导了读者。
    3. net spin应为净自旋,不是什么旋转网。

    然后谈谈原文的问题:
    超导电流本身并不新奇,因此第一段很具误导性。这篇PRX论文的新奇之处在于产生100%自旋极化的超导电流,并且展示可以由此制备600nm宽的S-F-S约瑟夫森结。在传统的超导体中,自旋相反的电子两两配对成所谓“库伯对”,也被称为自旋单态配对超导(singlet pairing)。在这个工作中,通过MoGe超导体的超导近邻效应(proximity effect)在Ni中产生自旋极化的超导电子对,并将超导电流注入CrO2纳米线。这里自旋极化的电子对又称为三重态配对(triplet pairing)。由于CrO2的铁磁性,自旋三重态的库伯对在600nm长的纳米线中得以保持。文章的主体是讨论如何生长高质量的CrO2纳米线。这句话“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”显然是不符合实际的。至少这篇文章没有展示如何调控自旋极化电流的极化方向(例如通过自旋-轨道耦合效应),用于磁存储的应用也就无从说起。

    我支持煎蛋发表更多的科普文章,但同时也希望能有一个机制保证科普文章原文的质量和翻译的质量。我想煎蛋的读者中一定有不少从事科研工作的学生/学者,不知道你们怎么看?

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  13. 3325384

    @codetrick: 煎蛋读者审稿小组?

  14. yyfrog
    @1 year ago
    3325462

    @codetrick: 这就是为什么我喜欢简单的原因之一。

  15. 3325545

    @codetrick: 碰到错误在留言里更正就行了,用不着什么“机制”。但凡提到“机制”,就意味着缓慢而低效的审核,适得其反的效果。煎蛋不是学术网站,用不着那么认真。

  16. Corvus
    @1 year ago
    3325565

    @yyfrog:

    然而犯错也总是很简单。

  17. 父女视频
    @1 year ago
    3328836

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