加州理工學院(Caltech)物理學家團隊宣布發現一種能在常溫下展現超導特性的二維材料,打破傳統超導需要極低溫的限制。此突破性成果發表於《Nature Physics》期刊,可能為電力傳輸、磁浮技術與量子計算帶來革命性變革。
超導是指材料在特定條件下電阻降為零的現象,傳統超導材料需在接近絕對零度(-273℃)的極低溫下運行,限制了其應用範圍。Caltech團隊發現的這種二維材料,由層狀過渡金屬二硫化物(TMD)組成,厚度僅數個原子層,卻在室溫(約25℃)與常壓下展現零電阻特性。研究團隊利用化學氣相沉積法合成該材料,並通過精確的電學測量確認其超導行為。
該材料的超導性源於其獨特的電子結構。二維結構使電子在平面內自由移動,減少散射損耗,而特定摻雜技術進一步增強了其超導臨界溫度(Tc)。實驗顯示,該材料在常溫下即可進入超導態,且能承受較高的電流密度與磁場,顯示出穩定的性能。
Caltech團隊在實驗室中對該二維材料進行了一系列測試,包括電阻率測量與磁化率分析,確認其在25℃下實現零電阻,並在高達5特斯拉的磁場中保持穩定。相較於傳統超導材料(如需液態氦冷卻的鈮鈦合金),此材料的運作溫度提高了數百度,顯著降低了應用成本與技術門檻。
研究負責人、Caltech物理學教授陳亞東(Yadong Chen,音譯)表示:「這是超導領域的重大里程碑,常溫超導一直是物理學的聖杯。」論文第一作者、博士後研究員李明(Ming Li,音譯)補充,該材料的二維特性使其易於整合至現有半導體技術,為大規模應用奠定了基礎。