科学家发现拓扑铋材料不仅表面具有优异的超导性而且内部也有

“拓扑材料”特殊性通常表现在表面。 例如，在其表面传导电流的绝缘体，这些材料将会在未来的量子计算机中发挥重要作用。

特温特大学和阿姆斯特丹大学的科学家们展示出材料的一种新特性：非超导材料铋显示出超导性， 更特别的是：表面不导电，而材料内部的大部分都导电。

（图片来源：特温特大学）

科学家们在《自然材料》 “Nature Materials”中发表了他们的研究结果（“Dirac半金属中的4π周期性Andreev束缚态”）。 这篇论文的特别评论，评论其研究结果被称为“真正渴望和鼓舞人心”。

在Thouless，Haldane和Kosterlitz于2016年获得诺贝尔物理学奖之后，拓扑材料越来越受人们关注，引入了拓展学和自旋电子学等新术语。 这些材料按能级的顺序来获得它们的特殊性质。 通过“扭转”能级顺序，在正常情况下不会传导任何电流的材料能突然变成导体，但在其表面上却是绝缘的，这跟电子的传输以及电子自旋有关，电子自旋描述了电子绕其自身轴转动的方式及其磁性。

超导性

他们的《自然材料》论文证明了在拓扑材料中，电子的传输与自旋相关，由于这种特性，非超导材料能够进行无阻力导电。马约喇纳的准粒子在这方面发挥了重要作用。

更特别的是：这不仅只能在表面观察到的特性。测量结果显示，超传导也发生在材料的内部。这很重要，因为这使得导电性不容易受到噪音或污染的影响。

该材料是含有少量锑的铋， 多年来，它已成为电子产品的“模型材料”。 在铋中，可用于传导的电子数量很少，几乎不能称为金属。 但是这个“半金属”中的电子却以光速移动。

将铌制成的超导电极应用于掺杂有锑的铋薄晶片中，超导电流在10毫开尔文的温度下流过该材料。在超导体中，导电主要由成对电子（所谓的库珀对）传导。 这不是铋内部的机制：而是Majorana颗粒起主要作用。

突破2D局限

对于未来的电子和量子计算，像石墨烯这样的2D材料似乎是很好的备选材料。 新发现的材料特性表明不只是局限在2D材料，3D构建模块也是可能的，就像当今硅基的电子设备一样。

这项研究由特温特大学MESA 研究所的“物质量子运输”小组完成。 UT科学家与阿姆斯特丹大学范德瓦尔斯 - 塞曼研究所的研究人员有密切合作关系。

文章来自www.nanowerk.com，原文题目为Topological material shows superconductivity...and not just at its surface，由材料科技在线汇总整理。