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零電阻的單原子層材料

NIMS International Center for Materials Nanoarchitectonics(MANA,NIMS 國際奈米結構中心)的一個研究小組已證明,一種在矽表面上的金屬單原子層,因為超導電性,其電阻為零。

一個由 Dr. Takashi Uchihashi(内橋隆,MANA 的科學家)與 Dr. Tomonobu Nakayama(中山知信,MANA 的首席研究者,二位都隸屬於日本 NIMS/物質.材料研究機構的 MANA)所領導的研究小組證明,一種由矽表面上之金屬單原子層所構成的材料,因超導電性而成為零電阻。

目前主流積體電路所使用的半導體裝置在運作期間會產生過量的熱,從節能與環保的觀點來看,這是一種嚴重的問題。使用超導體的邏輯元件,已受到矚目成為一種有效的候選者,因此對此提供了一種根本的解決方案。另一方面,以採用超導電裝置的單光子偵測器,來進行量子資訊通訊的研究,也正發展成一種保證完美資訊安全的通訊方式。身為未來實際應用的問題,在個別裝置中實現高度整合與高效率等,是必要的。精緻化並創造出由超導電性材料所構成的薄膜,被視為對此目的有效。

Dr. Uchihashi 所領導的團隊聚焦在一矽表面上以特殊結構排列的銦單原子層,是世上第一個觀察到,當這種材料的電阻變零,且冷卻到低溫的時候,這種材料能展現出超導電性的團隊。此外,當通過這種材料的電流增強時,這種材料最大有可能讓 6.1*10^9 A/m^2(電流密度)的大電流通過。根據超導電性的原理–預測超導電流(零電阻電流)難以通過一固體表面極度受侷限的(confined)與混亂的區域。然而,這項研究推翻了這種可能性。

這項研究闡明了這個事實:超導材料的厚度可以被減少到原子層次的終極極限。可以想見,這項成就將加速與超導邏輯元件更進一步精緻化/整合的相關研究,以及具更高效率/更高速度之超導偵測器的研究。

這些研究的結果預計不久之後將發表在 AIP 期刊 Physical Review Letters 的編輯推薦中。

資料來源:PHYSORG:First proof of single atomic layer material with zero electrical resistance[November 24, 2011]

轉載自only-perception


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