浙江大学团队实现激子介导超导性，转变温度突破 200K

根据最新消息，浙江大学信息科学与电子工程学院以及现代光学仪器国家重点实验室的研究小组，于近日发布了一篇重要论文，展示了他们在高温超导研究领域的突破。

研究人员首次实现了激子玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）介导的超导性，所达到的转变温度超过200K，这一成果为创造更高温超导材料奠定了基础。

林时胜教授团队在研究中观察到，当激子绝缘体转变为激子介导的超导性时，电阻从153.5K时的极高值10⁷Ω骤降至125K时的100Ω。这一现象表明超导转变的发生，且其转变温度显著高于传统超导材料。

此外，研究还发现了一种新的规律：在这一超导性中，电阻呈电流的反线性关系，这种现象归因于Andreev-Bashkin效应，反映了激子BEC状态与激子介导库珀对之间的耦合。

需要指出的是，因电子/空穴及激子之间的拖曳效应，电阻并未完全降至零，尽管如此，该研究仍彰显了激子介导超导性的巨大潜力。研究人员还观察到了约瑟夫森振荡现象，这是超导体与激子BEC超流体之间的量子耦合结果，进一步支持了激子介导超导性的理论。

该研究中，研究团队首次成功实现了基于激子BEC超流体的激子介导超导性，通过实验他们表明，从激子绝缘体转变至超导，相应的超导转变温度能够超过200K。

具体来说，电阻值从153.5K时的极高值10⁷Ω急剧下降至125K时的100Ω，这标志着超导转变的发生。然而，由于电子/空穴与激子之间的拖曳效应，电阻无法完全达到零。

另外，研究还揭示了关于激子介导超导性的判断规则：电阻与电流呈反线性关系，这一特性源于Andreev-Bashkin效应，并反映了激子BEC状态与激子所介导库珀对之间的耦合。对于某个超导样本，记录到超出200K的转变温度，显示了由超导体及激子BEC超流体间的量子耦合引发的约瑟夫森振荡。

为了评估低温电学特性，研究人员采用磁控溅射技术生成了欧姆接触（电极间距为1mm），并利用低温磁场及样品制备系统进行超导性能的测量，温度范围覆盖2K至300K。此外，还进行了抗磁性及可变磁场的电阻测试。

通过精心设计激子与电子之间的相互作用，研究人员首次实现了基于激子BEC超流体的激子介导超导性。此一发现不仅证明了激子介导超导性的实际可行性，同时其高达200K的转变温度为新型量子设备及系统的设计提供了许多可能性。

这项研究的重要性在于，提供了新的视角来理解和开发高温超导材料，可能会对电力传输、磁悬浮列车、医学成像和量子计算等多个领域产生重大影响。随着后续研究及技术的进展，未来实现更为广泛的应用是可期的。

IT之家附论文链接：

• https://doi.org/10.48550/arXiv.2412.15003

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