发现单向超导体

人们一直在寻找与半导体二极管相似的超导约瑟夫森二极管，理论家们为此提出了多种实现途径。近日，荷兰代尔夫特理工大学副教授Mazhar Ali 的研究小组取得了突破，利用二维量子材料构建超导约瑟夫森结，在没有磁场的情况下，观察到在正向电流下发生超导，同时在负向电流下具有电阻，证实了超导二极管效应。这一成果于4月27日发表在《自然》杂志上。1911年，荷兰物理学家Kamerlingh Onnes发现了超导现象，一直以来，科学家们对超导的本质感到困惑。在正常的电流传导中，电子作为单独的粒子运动。而在超导体中，电子成对的移动，且不会损失电能。在超导体中，电流不受任何电阻的通过导线，意味着控制这种电流很困难，而控制电子单向运行是现代电子设备所需的基本特性（例如二极管）。由于内部存在电偶极子，经典半导体中的导电可以是单向的。以PN结为例，将两个不同掺杂工艺的半导体拼接到一起（P型半导体含有较高浓度的“空穴”，带正电；N型半导体含电子浓度较高，带负电），二者的交界面称为PN结，会产生一个内置的电势差，使得电子在其中运动时产生单向性。而在没有磁场的情况下，超导体与金属的导电性更类似，没有内置电势