by FLEET 信用:奥利维亚孔 一堆二维材料可以在突破性的温暖温度下产生超级电流，这在家庭厨房中很容易实现吗？ 8月份发表的一项国际研究开辟了一条新的途径，让高温超级电流达到和厨房冰箱一样“温暖”的温度
最终目标是实现超导性(即
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在合理的温度下，电流不会对电阻造成任何能量损失)
走向室温超导 以前，超导只有在不切实际的低温下才有可能，零下170摄氏度以下——甚至南极也会太热！ 由于这个原因，超导体的冷却成本一直很高，需要昂贵和高能耗的冷却系统
日常温度下的超导性是该领域研究人员的最终目标
这种新的半导体超晶格器件可以形成一种全新的超低能量电子器件的基础，与传统的硅基电子器件相比，这种器件的每次计算能耗要低得多
这种基于新型传导的电子器件是舰队卓越中心的目标，在这种新型传导中，固态晶体管在室温下无电阻地在0和1之间切换(即二进制切换)
节能电子产品中的激子超电流 因为半导体中带相反电荷的电子和空穴在电学上相互强烈吸引，它们可以形成紧密结合的对
这些复合粒子被称为激子，它们为室温下无电阻传导开辟了新的途径
激子原则上可以形成一种量子“超流”状态，在这种状态下，它们一起运动，没有阻力
有了如此紧密结合的激子，超流应该会在高温下存在——甚至高达室温
束缚的电子和空穴对(一种叫做激子的复合粒子)在交替层的“叠层”中以3D量子“超流”状态运动
电子和空穴沿着不同的2D层运动
信用:奥利维亚孔 但不幸的是，因为电子和空穴靠得如此之近，实际上激子的寿命非常短——只有几纳秒，不足以形成超流体
作为一种变通方法，电子和空穴可以在两个原子级薄的导电层中保持完全分离，从而产生所谓的“空间间接”激子
电子和空穴沿着分开但非常接近的导电层移动
这使得激子寿命很长，事实上最近在这样的系统中观察到了超流现象
激子超流中的逆流，其中带相反电荷的电子和空穴在它们各自的层中一起运动，允许所谓的“超电流”(无耗散电流)以零电阻和零浪费能量流动
因此，对于未来的超低能量电子产品来说，这显然是一个令人兴奋的前景
堆叠层克服了二维限制 然而，这项研究的合著者萨拉·康蒂指出了另一个问题:原子般薄的导电层是二维的，在二维系统中，大卫·索尔兹和迈克尔·科斯特利兹(2016年诺贝尔奖)发现了严格的拓扑量子限制，在-170℃以上的极低温下消除了超流
与新提出的过渡金属双金属半导体材料原子薄层堆叠系统的主要区别在于它是三维的
通过使用这种三维薄层超晶格，克服了二维的拓扑限制
交替层掺杂有过量的电子(氮掺杂)和过量的空穴(磷掺杂)，这些形成了三维激子
该研究预测激子超电流将在-3℃的温度下在这个系统中流动
从事激子超流和二维系统研究多年的大卫·尼尔森说:“提出的三维超晶格突破了二维系统的拓扑限制，允许在-3℃出现超电流
因为电子和空穴的耦合非常强，进一步的设计改进应该会把它带到室温
" “令人惊讶的是，如今制造这些原子般薄的叠层，以原子的方式排列它们，并用微弱的范德瓦尔斯原子引力将它们保持在一起，已经成为一种惯例，”尼尔森教授解释道
“虽然我们的新研究只是一个理论建议，但它是经过精心设计的，以目前的技术是可行的
" 这项研究 该研究着眼于由两种不同单层材料(氮和磷掺杂的TMDC过渡金属二硫化物WS2和WSe2)交替层构成的叠层中的超流性
这篇题为“接近室温的超晶格中的三维电子空穴超流”的论文于2020年8月作为《物理评论》的快速通讯发表
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