发现制造超导体更耐磁场的机构

时间：2022-06-14 14:25:06 来源：

电子旋转在原子尺度厚度的超导体中的旋转可用于对量子计算进行额度。

已知超导性容易被强磁场破坏。Nims，大阪大学和北海道大学共同发现，即使当施加强磁场时，具有原子尺寸厚度的超导体也可以保持其超导性。该团队还确定了这种现象背后的新机制。这些结果可以促进耐磁场耐磁场和由超导和磁性材料构成的拓扑超导体的超导材料的发展。

以各种技术使用超导性，例如磁共振成像（MRI）和高灵敏度的磁传感器。拓扑超导体是一种特殊类型的超导体，近年来一直引起了极大的关注。它们能够长时间保留量子信息，并且可以与磁性材料组合使用以形成可以使量子计算机执行非常复杂的计算的Qubits。然而，超导性容易被密切接近的强磁场或磁性材料破坏。因此，希望开发耐磁场的拓扑超导材料。

（a）薄层电阻（每个单位面积电阻率的电阻率） - 超导转变的指示器 - 作为温度和磁场的函数。（b）用多个样品测量的临界磁场的变化作为温度的函数。与样本表面平行的临界磁场超过了通常接受的理论值（5.5-5.8 t）。预计它们将在绝对零温度下达到16-20t。还示出了对样本表面的临界磁场进行比较（为清楚起见缩放10倍）。

该研究团队最近制造了铟，常见的超导材料的晶体薄膜，具有原子尺寸厚度。然后，该团队发现了一种新的机制，防止这些薄膜的超导因子被强磁场摧毁。当将磁场施加到超导材料时，磁场与电子旋转相互作用。它导致材料的电子能量改变和破坏其超导性。然而，当超导材料变薄到二维原子层时，旋转层中的旋转和电子的电量耦合，使电子旋转经常旋转。这抵消了磁场引起的电子能量的变化的影响，从而保留超导电性。该机构可以增强临界磁场 - 高于上述最大磁场强度 - 高达16-20特斯拉，其近似三倍通常接受的理论值。预计将具有广泛的应用，因为普通超导材料观察并且不需要特殊的晶体结构或强电子相关性。

基于这些结果，我们计划开发能够抵抗更强的磁场的超导薄膜。我们还打算创建由拓扑超导体所需的超导和磁性材料组成的混合装置：下一代量子计算机中的重要组成部分。

参考：“由动态旋转动量锁定保护的原子层Rashba型超导体”由Shunsuke Yoshizawa，Takahiro Kobayashi，Yoshitaka Nakata，Koichiro Yaji，Kenta Yokota，Fumio Komori，Shik Shin，Kazuyuki Sakamoto和Takashi Uchihashi，3月5日2021年，自然通信.doi：
10.1038 / S41467-021-21642-1

该项目由由Takashi Uchihashi（Group Leader，Surface Conseum Mate Material Group，Nims International Countring Centure Centrents，Nims）的研究团队进行;也参观了炼金，科学大学研究生院的炼狱资质科学系），湘楚Yoshizawa（高级研究员，Nanoprobe Group，高级测量和特征研究中心（RCAMC），Koichiro yaji（东京大学固态物理研究所研究员;目前高级研究员，Synchrotron X射线集团，RCAMC， Nims）和Kazuyuki Sakamoto（大阪大学应用物理系教授）。

本研究与其他项目一起进行，包括题为“超导状态的实际空间光谱测量的超导状态，由JSPS补助金（B）支持（项目编号：18H01876）。

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