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首个石墨烯超导量子干涉装置面世
2022-11-08 23:11
来源:科技日报
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  瑞士科学家在最新一期《自然·纳米技术》杂志上发表论文称,他们利用石墨烯,制造出了首个超导量子干涉装置,用于演示超导准粒子的干涉。最新研究有望促进量子技术的发展,也为超导研究开辟了新的可能性。

  2004年石墨烯横空出世,自此引发广泛关注并获得大力发展。石墨烯是目前已知最薄、强度最高、导电导热性能最好的新型纳米材料。随着研究的不断深入,其更多特性也一一浮出水面。

  双层扭转石墨烯——两个原子层相对于彼此稍微有所扭转是近几年的研究重点。一年前,苏黎世联邦理工学院固态物理实验室的克劳斯·恩斯林团队证明,扭转双层石墨烯可用于制造超导设备的基本组成部分约瑟夫森结。

  在最新研究中,恩斯林科研团队利用扭曲石墨烯,制造出了首个超导量子干涉装置(SQUID),用于演示超导准粒子的干涉。传统SQUID正广泛应用于医学、地质学和考古学等领域,其灵敏的传感器能够测量磁场的微小变化,但其只与超导材料一起工作,因此在工作时需要使用液氦或氮气进行冷却。

  新研制的石墨烯SQUID的灵敏度并不优于传统铝制SQUID,且也必须冷却至绝对零度之上2℃,“但最新研究大大拓宽了石墨烯的应用范围,此前我们已经证明石墨烯可用于制造单电子晶体管,现在又增加了超导设备。”恩斯林指出,“在量子技术中,SQUID可以容纳量子比特,因此可用作执行量子操作的元件。此外,通常情况下,晶体管由硅制成,SQUID由铝制成,不同材料需要不同加工技术,但现在它们都可由石墨烯制成。”

  恩斯林补充道,石墨烯内存在不同的超导相,但还没有一个理论模型来解释它们。最新成果也将为超导研究带来新的可能性,有了这些组件,也许能更好地理解石墨烯中的超导性是如何产生的。

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