科學家發明單向電流超導技術

4月27日發表於《自然》（Nature）期刊的一篇文章稱，研究者發明了讓電流只往一個方向流動的超導技術。

20世紀，很多科學家都對超導現象感到困惑。西元1911年，荷蘭物理學家卡默林·昂內斯（Kamerlingh Onnes）發現了超導現象。在超導體內，電流可以在零阻力的環境下流動。

而單向超導體指的是電流只有向一個方向流動遇到的才是零阻力。這就像發明一種冰塊，向一個方向滑動是零阻力，而向另一個方向滑動則遇到無限大的阻力一樣不可思議。這在以前看來，是不可能實現的事情，但是這個研究實現了這種技術。

這項研究的負責人荷蘭代爾夫特理工大學（Delft University of Technology）副教授馬扎爾·阿里（Mazhar Ali）說，電子設備用上超導材料不僅可以提升運行速度，而且大幅節能。

阿里介紹說，他們利用一種類似石墨烯的平面量子材料，代替傳統約瑟夫森效應中所使用的普通材料作為屏障，製成了量子材料約瑟夫森效應。這種量子材料自有的特性，使得它能夠以全新的方式控制兩個超導體的耦合，從而實現了單向超導技術。

目前他們使用了簡單的超導材料，對運行溫度要求較低。阿里說，下一步他們希望嘗試所謂的「高溫超導」材料，希望把運行溫度提升到77K（克耳文）以上。（克耳文是熱力學溫度單位）

另一個要解決的技術難題是，怎樣擴大這種材料的生產規模。他們在奈米設備上展示了這項技術的可行性，只製造了幾個。阿里說，下一步要研究怎樣在一個晶片內製造上千個約瑟夫森效應。

阿里表示，使用這種材料可讓電腦的運行速度提升300~400倍。他說：「如果說20世紀是半導體的時代，那麼21世紀就是超導體的時代。」◇