3月19日,材料领域国际顶级刊物《自然.材料》发表了复旦大学修发贤教授团队最新的研究论文。“外尔半金属砷化铌纳米带中的超高电导率”,制备出二维体系中具有目前已知最高导电率的外尔半金属材料-砷化铌纳米带。
导电材料是电子工业的基础,目前最重要的材料是铜,已经是大规模用于晶体管的互连导线。信息时代电脑和智能设备的体积逐渐变小,信息传输量却在不断上涨,芯片中细如发丝的晶体管成千上万,互连传输的压力正在增大。超导材料可以在零下数十度或超低温下应用,新材料砷化铌的高电导特性即使在室温下仍然有效。这一发现也为材料科学寻找高性能导体提供了一个新方向,在降低电子器件能耗等方面有重大价值。修发贤团队新研制的砷化铌纳米带材料,电导率是铜薄膜的百倍,石墨烯的千倍。
自从常温超导体发现以来,超导体的研究得到了巨大的进展,全世界都在探索这一全新的领域。超导体在信息和武器领域的应用展望非常广泛。超导体在交通领域的应用更与人密切相关。超导体为人类大量的高科技物理研究提供了基础。
复旦大学修发贤团队利用了氯化铌,砷还有氢气这三种元素把它们放在一起进行化学反应来制备这种砷化铌纳米带,这种材料允许电子在表面上快速通行,可以说是我们创造了一个绿色通道,这样的话,就可以让电子快速通过而降低能耗。
物理学家和材料科学家们对新导电材料非常感兴趣,不仅可以用于基础研究,还可以用来制作新型电子设备。使用超导材料制作的电子器具可以探测微弱的磁场,可以侦察到遥远的目标,如特种、坦克的活动。而超导体开关对某些辐射非常敏感,可探测微弱的红外线辐射,为特种指挥作出正确判断并提供直接的依据,为防空预警提供高灵敏度的信息。
复旦大学教授修发贤发现,我们手机发热,电脑发热有两种原因,晶体管本身的发热和电流发热,现在新导电材料可以解决的问题是电流流经导线发热,这种新型超导材料在这方面会有极大用处。使用超导材料制作计算机的零件配件能大大缩小电脑的体积,能耗也显着降低,使用超导数据处理器可以使计算机获得高速处理能力,其速度是现有大型电子计算机运算速度的15倍。
超导材料的应用为人类展现了非常广阔的领域,会对人类社会的发展产生深深影响。20世纪末的时候,我国的超导产业仍然是空白。经过多年的努力,我国在高性能超导技术领域取得了数十项发明专利,填补了我国高性能低温超导线材技术的空白。中国的超导产业后来居上,一举赶超了西方国家30年的发展水平。