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量子材料開發前瞻研究發表

中央社/ 2012.09.05 00:00
(中央社記者林孟汝台北5日電)繼零電阻率的超導性材料被應用於工業上,科學家正努力開發其他電流不耗損的材料,這項前瞻性的研究,已由成大主導的國際研究團隊,獲得初步成果。

行政院國家科學委員會今天召開由副主任委員孫以瀚主持的記者會,發表由國科會經費補助,成功大學物理系助理教授張烈錚領導的台、日、德國際研究團隊成果。

這項研究成果已刊登在8月7日出刊的英國科學雜誌「自然通訊」中,如同超導科學家尋找室溫超導體一樣,未來如能提升量子自旋冰材料的希格斯相變溫度至室溫,其應用將開創革命性的工業工程。

張烈錚說,在被稱為自旋冰(spin ice)的磁性材料中,其4面體上的4個電子自旋(spin)會排列成「二進二出」的組態,當其中一個自旋被翻轉,就會產生激發的「磁單極」,並因為量子力學的交互作用,不再限制為只能夠進或出的時候,就成為「量子自旋冰」系統。

張烈錚表示,若嘗試將棒狀磁鐵鋸成兩半,只會獲得2塊磁鐵,每塊磁鐵都有磁南極與磁北極。磁單極(Magnetic monopoles)不是以基本粒子的形式存在,而是以自旋冰的凝態物質系統形式存在。

他表示,磁單極可以凝聚形成一個鐵磁態,而這個態可以視為磁單極通過一個希格斯機制(Higgs mechanism)所產生的超導態。

張烈錚指出,材料具零電阻率的超導性已被應用於工業上,透過相類似的機制,預期量子自旋冰中的鐵磁性可提供有效控制磁性元件的應用,而使自旋電子學達到磁單極電流於傳遞過程中,無耗損的全新里程碑。

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