物理科學：科學家們觀察了超導納米線如何失去無阻態？
即使有今天的隱形斗篷，人們也無法穿過牆壁。但是，當配對在一起時，數以百萬計的電子可以。
的電子執行這一招，稱為宏觀量子隧道，當它們配對並進入的空間中的區域，通常是關斷的限制下的法律經典力學。問題在於，隨著數百萬個電子共同穿過超導納米線，它們使用能量並釋放熱量。
可以構建熱量，將線的部分轉換成非超導狀態。這種稱為相位滑移的過程增加了對電氣系統的抵抗力，並對設計新的納米級超導體產生了影響。
現在，科學家已經觀察到鋁納米線中的單個相滑，並描述了它們發生的性質和溫度。杜克大學的物理學家Albert Chang說，這些信息可以幫助科學家從納米級系統中去除相滑，從而可以產生更可靠的納米線和更高效的納米電子。
結果於9月21日在線發表在Physical Review Letters上。
首先在稱為約瑟夫森結的系統中觀察到宏觀量子隧道效應。該裝置具有連接兩個超導體的薄絕緣層，這些超導體具有幾納米寬並具有三維形狀。
然而，為了在更簡單的系統中研究隧穿和階段滑移，Chang和他的同事使用了由鋁製成的單獨的一維納米線。新的觀察結果“可以說是第一次在一維超導納米線中隧穿數百萬個電子的令人信服的證明，”負責這項研究的張說。
在實驗中，導線的長度範圍為1.5至10微米，寬度為5至10納米。Chang將電線冷卻到接近絕對零度的溫度，大約1開爾文或-458華氏度。
在此溫度下，金屬晶格以允許電子克服彼此的負排斥的方式振動。電子成對，電流基本上無電阻，形成超導體。
電子對在量子力學空間中的路徑中一起移動，這類似於舊手機的捲曲線。在他們繞路徑行進的路上，所有電子都必須按比例縮放障礙物或牆壁。穿過該壁共同保持電子配對並且超導電流穩定。
但是，集體努力需要能量並釋放熱量。隨著連續的縮放嘗試，熱量增加，導致導線的一部分經歷從超導狀態到非超導狀態的相位滑移。
為了精確確定相位滑移是如何發生的，Chang改變了通過鋁納米線的溫度和電流量。
實驗表明，在較高的溫度下，大約1.5開氏度並接近導線自然變為非超導的臨界溫度，電子具有足夠的能量在壁上移動以保持電子配對並且超導電流穩定。
相比之下，納米線中冷卻到小於1度開爾文的電子沒有能量來擴展牆壁。相反，電子隧道，或一起穿過牆壁，所說，杜的物理學家Gleb Finkelstein，張的合作者之一。
實驗還表明，在相對較高的溫度下，壁上的單個跳躍不會產生足夠的熱量以導致超導性的破壞。但多次跳躍呢。
然而，在最低溫度下，配對電子僅需要在壁上或在其上經歷一次成功的嘗試，以產生足夠的熱量以同相滑動並破壞超導狀態。
研究電子在特定溫度下的行為為科學家們提供了構建可能沒有相滑的超薄超導線的信息。Chang表示，改進後的電線很快就會在超小型電子元件的超小型電子元件中發揮作用，例如用於量子計算機的量子比特。
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