科學家近日*發(fā)現(xiàn)手性超導現(xiàn)象，即超導狀態(tài)下，電流只能從一根手性納米管的一端流向另一端，卻不能反向流動。之前，人類只發(fā)現(xiàn)過非手性材料的超導現(xiàn)象，即電流無論從材料棒的哪一段進入，都可以從另一端出來。

    當磁場施加于手性超導納米管上時，電信號只能單向傳播。左圖為原理示意圖，右圖為電子顯微鏡觀察到的單個二硫化鎢納米管。

    來自日本、美國和以色列科研人員組成的團隊在*近一期的《Nature Communication》上發(fā)表了關于*發(fā)現(xiàn)手性超導現(xiàn)象的論文。

    手性材料擁有與其對稱，但又不同的鏡像材料，就像左手和右手雖然看似相同，其實互為鏡像，并不能重疊為一。超導材料則可以在低溫下實現(xiàn)零電阻，手性超導材料整合了以上2個特性。

    手性超導材料的實驗存在諸多挑戰(zhàn)。盡管碳納米管是一種易得的手性材料，同時也具有超導性質，然而迄今為止，科學家只在大量碳納米管形成的組織中觀察到超導特性，卻還沒有在單根碳納米管中觀測到超導特性。

    文章共同作者，東京大學的山內翔（Toshiya Ideue）表示，該工作*重要的突破在于：*在單獨的納米管中實現(xiàn)了超導。這使得人類可以進一步研究管狀或者手性等材料結構特征，會對超導特性產生哪些影響。

    該實驗之所以能成功，得益于這種全新的二維納米材料——二硫化鎢，它也是目前*能夠進行手性納米材料實驗的材料。二硫化鎢在電子技術、激光技術和其他領域具有很多潛在用途。

    科學家首先把納米管冷卻到5.8凱爾文（約合攝氏零下267度），讓材料進入超導態(tài)。作為手性材料的二硫化鎢納米管，可以在低溫下通過一種被稱為“離子液體門極化”（liquid ionic gating）的實驗手段，呈現(xiàn)出超導特性。

    接下來，研究團隊給納米管施加外部磁場，磁力線方向與納米管平行。這時，他們發(fā)現(xiàn)，有微弱的不對稱信號，從納米管的一段流向另一端。而這些信號在非手性超導材料中是極其微弱。

    山內表示，非對稱電流僅僅在磁力線平行于納米管時才會出現(xiàn)。如果沒有磁場，那么電流是對稱的。從理論上來說，即便納米管處于非超導態(tài)，平行磁場也可以激發(fā)非對稱電流，但是科學家并沒有在實驗中觀測到。

    目前，科學家并不完全清楚手性超導納米管中非對稱電流的產生原因，而這些相關機制將是他們未來研究的重點之一。研究團隊將進一步深入探索手性和超導性的關系。

    盡管目前討論手性超導的應用可能還為時尚早，科學家們還是將手性超導現(xiàn)象和現(xiàn)有技術進行了對比。

    而明顯可見的是，手性超導類似于二極管的單向導通效應，因此應該可以用來制造超導電路中的超導二極管。

相關新聞

·“納米冰箱”成功為量子電路制冷

·我國研成納米強化超高強度鋼 抗拉強度突破2000兆帕

·新型納米材料過濾器問世 只讓空氣和光通過

·美國開發(fā)光驅動金屬納米體催化劑將二氧化碳轉化成燃料

·納米科技讓科幻中的“黑科技”成為了現(xiàn)實

·納米粒子氧化機理新發(fā)現(xiàn) 為發(fā)展抗腐蝕材料“另辟蹊徑”

·韓發(fā)布納米技術綜合發(fā)展計劃

·太陽能納米化！我國科學家的新實踐