加州理工学院(Caltech)物理学家团队宣布发现一种能在常温下展现超导特性的二维材料,打破传统超导需要极低温的限制。此突破性成果发表於《Nature Physics》期刊,可能为电力传输、磁浮技术与量子计算带来革命性变革。
超导是指材料在特定条件下电阻降为零的现象,传统超导材料需在接近绝对零度(-273℃)的极低温下运行,限制了其应用范围。Caltech团队发现的这种二维材料,由层状过渡金属二硫化物(TMD)组成,厚度仅数个原子层,却在室温(约25℃)与常压下展现零电阻特性。研究团队利用化学气相沉积法合成该材料,并通过精确的电学测量确认其超导行为。
该材料的超导性源於其独特的电子结构。二维结构使电子在平面内自由移动,减少散射损耗,而特定掺杂技术进一步增强了其超导临界温度(Tc)。实验显示,该材料在常温下即可进入超导态,且能承受较高的电流密度与磁场,显示出稳定的性能。
Caltech团队在实验室中对该二维材料进行了一系列测试,包括电阻率测量与磁化率分析,确认其在25℃下实现零电阻,并在高达5特斯拉的磁场中保持稳定。相较於传统超导材料(如需液态氦冷却的????合金),此材料的运作温度提高了数百度,显着降低了应用成本与技术门槛。
研究负责人、Caltech物理学教授陈亚东(Yadong Chen,音译)表示:「这是超导领域的重大里程碑,常温超导一直是物理学的圣杯。」论文第一作者、博士後研究员李明(Ming Li,音译)补充,该材料的二维特性使其易於整合至现有半导体技术,为大规模应用奠定了基础。