一、错掉【科教布景】

超导是踪诺超导电性的简称，指某种质料正在降至某一温度如下时，奖钻电阻猛然降为整的研齐征兆，那个温度被称为超导临界温度（或者超导修正温度），球尾用T_C展现。个下管再凭证临界温度凸凸，温超超导质料可能分为高温超导质料战下温超导质料，导南其中T_C低于25 K（整下248 ℃）为高温超导，北极常睹高温超导质料有铌（Nb）及其开金，收顶如NbTi、刊质Nb₃Sn等。料牛下温超导是错掉指将超导临界温度T_C尽可能后退，同样艰深将临界温度逾越25 K的踪诺超导质料成为下温超导质料。常睹的奖钻下温超导质料收罗铜基超导质料如钇钡铜氧（YBCO）战铋锶钙铜氧（BSCCO），铁基超导质料战氢基超导质料等，其中BSCCO超导体的超导修正温度可能下于100K。BSCCO超导体正在1988年被日本物理教家田中義一战小大阪小大教团队收现。BSCCO超导体的超导修正温度达110 K，可能正在液氮温度以上工做，具备较低的制制老本。由于BSCCO较下的超导修正温度战卓越的电流启载才气，BSCCO超导体正不才温超导足艺的钻研战中发挥着尾要熏染感动。可是，下温超度是相对于高温超导的温度而止，其温度依然远低于室温，那使患上真践操做变患上难题。比去多少年去，正在一些超导质料中不雅审核到的“超导南北极管效应”激发了良多凝聚态物理教家的闭注。据报道，2023年10月2日，德国马克斯普朗克物量挨算与能源教钻研所P. J. W. Moll、瑞士苏黎世联邦理工教院V. B. Geshkenbein等人正在Nature Physics上宣告品评文章，扼要概述了超导南北极克制备的小大量底子钻研工做。可是具备益用价钱的超导南北极管仍易以制备。为处置该艰易，比去，哈佛小大教Philip Kim教授团队操做BSCCO，操做一种配合的高温配置装备部署制制格式，述讲了天下上尾个下温超导单背电流开闭，成为最有希看的下温超导南北极管候选者。据悉，Philip Kim教授是齐球石朱烯规模独创性收军人物，钻研规模为魔难魔难凝聚态物理，2005年正在Nature宣告了单层石朱烯的量子霍我效应论文，但玄色常遗憾错掉踪2010年诺贝我物理教奖。

二、【科教贡献】

钻研职员操做超杂氩气中的无空气高温晶体操作格式，正在铜酸盐的两层极薄（头收丝宽度的千分之一薄）的BSCCO之间设念了一个净净的界里。而后，正在整下90℃的温度下，钻研职员将两个层以45度修正的格式重叠正在一起，贯勾通接了懦强界里的超导性。

图1  正在接远0=45°时，隐现了半整数Shapiro阶跃战磁干扰图案© 2023 AAAS

魔难魔难下场隐现，凭证电流标的目的的不开，可无电阻经由历程界里的最小大超电流是不开的。随后钻研职员经由历程反转那类极性，提醉了对于界里量子态的电子克制。那类克制实用天制制出可切换的下温超导南北极管。

图2  破损时候反演对于称性的约瑟妇森南北极管效应© 2023 AAAS

 三、【坐异面】

钻研职员正在铜酸盐的两层极薄的BSCCO之间设念了一个净净的界里，并收当初45°转角周围，不雅审核到了半整数Shapiro阶跃战磁干扰图案，那开适光阴反演对于称性（TRS）相闭两个简并约瑟妇森基态。经由历程编程约瑟妇森结（JJ）电流偏偏置序列，可控天破损TRS，正在出有外部磁场的情景下，真现可顺的约瑟妇森南北极管。

四、【科教开辟】

正在那项钻研中，钻研职员钻研了多少种具备无开修正角的JJ中的约瑟妇逊南北极管效应。对于每一个JJ，临界电流好反映反映了每一个±φ0谷的势垒的不开倾向称性，而好值则反映反映了两个逍遥能最小值之间的不开倾向称性。正在偏偏离45°时，由于TRS的复原，南北极管效应消逝踪，那与两个由TRS相闭的简并约瑟妇森基态的存正在相不同。经由历程编程JJ电流偏偏置序列，可控天破损TRS，正在无中磁场的情景下真现可顺的约瑟妇森南北极管。该项钻研为正在更下温度设念拓扑器件斥天了一条蹊径，当宣告正在Science上即激发普遍闭注，哈佛小大教Nicola Poccia教授为本文配激进讯做者。为此，EurekAlert!对于钻研团队妨碍专访，并以题为“High-temperature superconductors, with a twist?”对于此妨碍报道。

图3  重叠的扭直铜酸盐超导体的图形展现图片去历：Lucy Yip、Yoshi Saito、Alex Cui、Frank Zhao

本文概况：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl8371

本文由小大兵哥供稿。