科學(xué)家發(fā)現(xiàn)世界上最小的超導(dǎo)體

最新一期《自然·納米技術(shù)》雜志網(wǎng)絡(luò)版上，美國俄亥俄州立大學(xué)的科學(xué)家發(fā)表論文指出，他們已發(fā)現(xiàn)了世界上最小的超導(dǎo)體，其由4對(duì)小于1納米的分子組成。該發(fā)現(xiàn)首次為納米級(jí)分子超導(dǎo)線的制造提供了證據(jù)，將在納米級(jí)電子設(shè)備及能源技術(shù)的開發(fā)上具有廣泛應(yīng)用。
　　科學(xué)家表示，利用金屬半導(dǎo)體制造納米級(jí)的連接線幾乎是不可能的，因?yàn)殡S著線徑縮小，其阻抗會(huì)增加，進(jìn)而納米線會(huì)因發(fā)熱熔化或損毀。焦耳熱問題已成為制作納米級(jí)器件的一個(gè)主要障礙。
　　在低于某一溫度時(shí)，一些材料的電阻會(huì)突然消失，這種現(xiàn)象被稱為超導(dǎo)。由于超導(dǎo)材料具有零電阻，因此可傳輸大電流，且不會(huì)產(chǎn)生功率損耗或熱量。超導(dǎo)現(xiàn)象從1911年發(fā)現(xiàn)至今一直被認(rèn)為是一種宏觀現(xiàn)象。而此次發(fā)現(xiàn)意味著，其在分子水平上也同樣存在，這為研究超導(dǎo)現(xiàn)象開辟了一條新路徑。超導(dǎo)體目前廣泛應(yīng)用于從超導(dǎo)計(jì)算機(jī)到腦成像儀等多種領(lǐng)域。
　　在美國能源部資助的該項(xiàng)研究中，科學(xué)家們對(duì)一種放置在金屬銀表面的有機(jī)鹽超導(dǎo)分子（BETS）2—GaCl4進(jìn)行了研究，并利用掃描隧道顯微鏡，對(duì)各種不同長度分子鏈的超導(dǎo)性進(jìn)行了觀察。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，在有機(jī)鹽分子鏈長度低于50納米時(shí)，超導(dǎo)現(xiàn)象隨著分子鏈縮短而逐漸減弱。最終，科學(xué)家們觀察到超導(dǎo)現(xiàn)象的最短分子鏈長度為3.5納米，此時(shí)分子鏈由4對(duì)有機(jī)鹽分子組成，這是目前世界上已知的最小超導(dǎo)體。
　　為了觀察在此一尺度下的超導(dǎo)性，科學(xué)家們必須將分子的溫度降至10開爾文（約為零下263攝氏度），否則更高的溫度將降低活性。在未來的研究中，科學(xué)家們計(jì)劃對(duì)各種材料進(jìn)行測試，以觀察其在更高的溫度環(huán)境下能否形成納米級(jí)的超導(dǎo)線。
　　值得注意的是，此項(xiàng)研究提供的證據(jù)還表明，超導(dǎo)有機(jī)鹽可在基質(zhì)材料上生長，而這一點(diǎn)對(duì)于利用有機(jī)分子制造納米級(jí)電路來說也是至關(guān)重要的。