威茨大学 学分:威思大学 钻石在我们的词典中有坚实的立足点
它们的许多特性通常是品质、清晰和坚韧的最高级
除了这种稀有材料在装饰和装饰用途上的流行之外，这些宝石在工业上也很有价值，因为它们被用来切割和抛光其他硬质材料，以及制造辐射探测器
十多年前，当高浓度的硼被引入钻石时，发现了钻石的一个新特性:超导性
当两个自旋相反的电子形成一对(称为库珀对)，导致材料的电阻为零时，超导就发生了
这意味着一个巨大的超电流可以在材料中流动，带来先进技术应用的潜力
然而，从那以后，很少有人去研究和描述钻石的超导性质，以及它的潜在应用
南非约翰内斯堡威特沃特斯兰德大学物理学院纳米尺度传输物理实验室的索姆纳思·巴特查亚教授领导的新研究详细描述了钻石中所谓的“三重态超导”现象
当电子以复合自旋态而不是单个电子对运动时，就会出现三重态超导
这是一种极其罕见但有效的超导形式，迄今为止，人们只知道它存在于一两种其他材料中，而且理论上只存在于钻石中
“在铝等传统超导材料中，超导性会被磁场和磁性杂质破坏，然而，即使与磁性材料结合，金刚石中的三重态超导性也会存在
这使得材料的操作更加高效和多功能，”巴特查亚解释道
该团队的工作最近发表在《新物理学杂志》的一篇文章中，题为“拉什巴-自旋轨道耦合对超导掺硼纳米晶金刚石薄膜的影响:界面三重态超导的证据”
“这项研究是与牛津大学(英国)和钻石光源(英国)合作完成的
通过这些合作，以前从未见过的金刚石晶体和界面的美丽原子排列可以被可视化，支持了“三重态”超导性的最初主张
对巴特查亚和他的团队来说，钻石中三重态超导性的实际证明带来了极大的兴奋
“我们甚至在圣诞节那天工作，我们非常兴奋，”大卫·姆丘科说
克里斯托弗·科尔曼补充说:“这种东西以前从未在钻石中出现过。”
姆丘科和科尔曼都是这篇论文的合著者
尽管钻石是一种非常稀有和昂贵的资源，但它们可以在实验室里用一种叫做气相沉积室的特殊设备来制造
Wits NSTPL已经开发了他们自己的等离子沉积室，允许他们生长比正常质量更高的钻石——使他们成为这种高级研究的理想选择
这一发现拓展了金刚石的潜在用途，金刚石已经被公认为量子材料
“所有传统技术都是基于与电子电荷相关的半导体
到目前为止，我们对它们是如何相互作用的，以及如何控制它们有了一个相当好的理解
但是，当我们控制了超导性和纠缠等量子态时，电子的电荷和自旋就有了更多的物理性质，这也带来了新的性质，”巴特查亚说
“随着诸如金刚石等超导材料的不断涌现，传统的硅技术可以被低成本、低功耗的解决方案所取代
" 金刚石中三重态超导性的诱导不仅对其潜在应用很重要
它表明了我们对物理学的基本理解
“到目前为止，三重态超导主要存在于理论中，我们的研究给了我们一个以实际方式测试这些模型的机会，”巴特查亚说
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