表面是金属 内部是超导体

  据美国物理学家组织网11月3日(北京时间)报道,普林斯顿大学扎西德·哈桑领导的研究小组发现了一种具有“双重性格”新型晶体材料:在极低温度下,晶体内部表现与普通超导体类似,能以零电阻导电;同时,它的表面是仍有电阻的金属,能传输电流。相关成果发表在最新一期《自然·物理学》杂志上。

  实验中,为了评价新晶体材料的性能,研究人员利用X光谱进行分析,通过研究X射线轰击出来的单个电子来确定晶体的真实属性,测试发现生成的是一种拓扑超导体。研究人员进一步在晶体的表面发现了不同寻常的电子,其表现得像轻子。由于哈桑小组去年曾经第一次直接观察到了一种被称为螺旋状狄拉克费米子的电子,此时他们立刻认出了这种电子就是科学家长期寻找的马拉约那费米子(Majorana fermions)。

  而宾夕法尼亚大学物理学家查尔斯·凯恩预测,如果一种拓扑超导体取代了一种拓扑绝缘体,把这种混合材料置于强磁场中时,其边界电子将变成马拉约那费米子。由于这种新晶体材料囊括了金属、绝缘体和传统超导体等多重“身份”,如何根据电子状态来将它归类让科学家困惑不已。哈桑表示,拓扑超导体除了表面是金属以外,其他部分都是超导体,这将给我们带来许多应用前景。