科學(xué)家已經(jīng)邁向一個(gè)重要里程碑，可能帶來(lái)一種新材料，這種材料具有有用的電子特性。9月5日一期的《自然•物理學(xué)》報(bào)道的一項(xiàng)研究中，研究小組把兩片非磁性絕緣體夾在一起，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)驚人的結(jié)果：這兩種材料相接的那層，既有磁性區(qū)域也有超導(dǎo)區(qū)域，這兩種屬性通常不能共存。
 朱列•伯特是論文的第一作者，也是斯坦福大學(xué)材料與能源科學(xué)研究所的研究生，他在調(diào)整成像設(shè)備，使用這一設(shè)備，他們驚人地發(fā)現(xiàn)了通常無(wú)法共存的兩種屬性。這一發(fā)現(xiàn)就是伯特和他的同事們做出的。他們把兩個(gè)非磁性絕緣體夾在一起，就在兩種材料連接的那一層，看到磁性和超導(dǎo)性區(qū)域。 來(lái)源：斯坦福大學(xué) |
很久以來(lái)，技術(shù)人員就希望找到一種方式，在這類材料中創(chuàng)造磁性，這種材料稱為復(fù)合氧化物，這是第一步，為的是開(kāi)發(fā)一種潛在的新型計(jì)算內(nèi)存，用于存儲(chǔ)和處理。
做出這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)的研究人員，都來(lái)自斯坦福大學(xué)材料和能源科學(xué)研究所（SIMES：Stanford Institute for Materials and Energy Science），這是一個(gè)聯(lián)合研究所，隸屬于能源部斯坦福線性加速器中心（SLAC）國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室（National Accelerator Laboratory）和美國(guó)斯坦福大學(xué)（Stanford University），這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)開(kāi)辟了“令人興奮的可能性，可以設(shè)計(jì)新材料，并研究這些通常不相容的狀態(tài)之間的相互作用，”凱瑟琳A•卡姆•茅勒（Kathryn A. "Kam" Moler）說(shuō)，他是斯坦福線線加速器中心和斯坦福大學(xué)的研究員，領(lǐng)導(dǎo)成像研究。
下一步的關(guān)鍵是：搞清楚這種超導(dǎo)性和磁性是否可以在這種材料中共存，而且具有一種不和諧的形式，或者說(shuō)，這是否標(biāo)志著發(fā)現(xiàn)了一種特異的新型超導(dǎo)性，它可以積極地與磁場(chǎng)相互作用，茅勒說(shuō)。超導(dǎo)材料導(dǎo)電無(wú)電阻，具有100％的效率，通常會(huì)排斥靠近它們的任何磁場(chǎng)。
“我們未來(lái)的測(cè)量會(huì)表明，它們究竟是互相對(duì)抗，還是互相支持，”茅勒說(shuō)。
麻省理工學(xué)院（Massachusetts Institute of Technology）的研究人員，在同一期的《自然•物理學(xué)》上獨(dú)立地宣布，他們已經(jīng)證實(shí)，存在這種磁性，就在兩種材料的連接處，它們使用了一種替代測(cè)量方法。
有一則評(píng)論附在這兩篇文章之后，作者是哥倫比亞大學(xué)（Columbia University）的物理學(xué)家安德魯J.•米利斯（Andrew J. Millis），他沒(méi)有參與這項(xiàng)研究，評(píng)論寫(xiě)道，這項(xiàng)研究會(huì)引入一種新型材料，這種材料具有“有趣，可控，新穎，也許有益的集體電子性質(zhì)（collective electronic properties）”。雖然這個(gè)目標(biāo)很遙遠(yuǎn)，但是他說(shuō)，新的研究結(jié)果表明，“該領(lǐng)域已經(jīng)跨越了一個(gè)重要的里程碑。”
斯坦福大學(xué)材料和能源科學(xué)研究所研究生朱列•伯特（Julie Bert）是論文的第一作者，她的同事所做的觀察，是在鑭鋁（lanthanum aluminate）薄膜上進(jìn)行，這種薄膜被放在鈦酸鍶（strontium titanate）基質(zhì)上。這種結(jié)構(gòu)是研究人員培育的，他們與應(yīng)用物理學(xué)家哈羅德•黃（Harold Hwang）一起進(jìn)行研究，哈羅德•黃與他的研究小組最近從東京大學(xué)（University of Tokyo）遷來(lái)，加入斯坦福大學(xué)材料和能源科學(xué)研究所，現(xiàn)在兼任副主任。這兩種氧化物相接處的原子層變?yōu)榻饘?，使電流流?dòng)沒(méi)有電阻，所在溫度接近絕對(duì)零度。
研究人員正在開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，看看材料受壓縮或施加電場(chǎng)時(shí)，是否有什么變化，茅勒說(shuō)?，F(xiàn)在必須做進(jìn)一步的研究，她補(bǔ)充說(shuō)，以確定有助于形成這些氧化物磁性和超導(dǎo)性的物理性質(zhì)。
“現(xiàn)代技術(shù)賦予我們驚人的能力，培育材料可以一個(gè)原子層接一個(gè)原子層地進(jìn)行，”茅勒說(shuō)。“我們工作的啟示是，這樣做，我們就可以創(chuàng)造一些新材料，這些新材料具有令人驚訝的新性能。”
這項(xiàng)研究的部分支持來(lái)自美國(guó)能源部科學(xué)辦公室。
