「伊辛超導體」特性的研究出現突破

Breakthrough Discoveries in Ising Superconductivity_HKUST Professor Vic Law_photo理學專家闡釋複雜現象背後的理論

香港科技大學物理學系的理論物理學家發表論文,闡釋超導體(superconductor)在強力磁場下仍能保持超導性(superconductivity)的現象,就多名荷蘭科學家提出但尚未解開的實驗謎團提出理論解釋。

科大與荷蘭團隊的研究結果於2015年11月12日在國際權威科學期刊《科學》(Science)上發表。
[DOI:10.1126/science.aab2277].(http://m.sciencemag.org/content/early/2015/11/11/science.aab2277.abstract)

超導性是一種量子現象,當電子結合成雙,便能在「零電阻」的情況下流動。然而,強力磁場可切斷電子的結合,破壞物質的超導性。荷蘭研究團隊發現,二硫化鉬(MoS2)薄片在高達37特斯拉(Tesla)的磁場下仍能保持其超導性,並把有關結果交予羅錦團教授的團隊。其後,羅教授和學生袁凡奇經過仔細研究後作出推論。

羅教授的團隊提出,二硫化鉬薄片的晶體結構能使物料內流動的電子接觸到約100特斯拉的強力內稟磁場。這種特殊的內稟磁場不會破壞物質的超導性,而是抵禦超導電子的結合,免受外在磁場的破壞。研究團隊把這種超導體稱作「伊辛超導體」。根據他們的推斷,其他不少晶體結構與二硫化鉬相似的超導體,也可歸類為「伊辛超導體」。

此外,伊辛超導體可用於創造一種名為「馬約拉納費米子(Majorana fermions)」的新粒子。「馬約拉納費米子」有潛力應用於組建量子電腦。羅教授表示︰「『伊辛超導體』有不少奇妙特性和嶄新應用,尚待我們日後探索。」

羅教授指出︰「現在我們已明白為何某類物質能夠抵禦外在磁場的干擾,因此未來我們將繼續尋找與二硫化鉬特性相近的物質。」事實上,羅教授與美國賓夕法尼亞州立大學的實驗科學家並肩合作,發現二硒化鈮(NbSe2)的單層亦是一種伊辛超導體。他們的研究成果已於《自然物理學》(Nature Physics)期刊上發表 (DOI: 10.1038/NPHYS3538)。

羅錦團教授於2011年加入科大物理學系。他在2003年於科大畢業,在2008年於美國布朗大學取得博士學位,同時獲頒Anthony Houghton Award for Theoretical Physics的殊榮。在2008年,羅教授成為香港科技大學賽馬會高等研究院及麻省理工學院的首位聯合博士後研究員,其後在2009年至2011年任職麻省理工學院,擔任裘槎博士後研究員。此外,羅教授在2014年獲頒科大理學院研究獎,以及在2015年獲頒「裘槎前瞻科研大獎」,表彰其於科研領域的成就。