超导材料突破或将极大改变芯片行业

如果 20 世纪是半导体的世纪，那么 21 世纪可以成为超导体的世纪。
代尔夫特理工大学研究团队负责人 Mazhar Ali 教授在超导材料领域的突破发表在《自然》杂志上。超导体是一类提供无损耗导电性的材料。研究表明，超导体也可以被制成只在一个方向上传输电流——这在以前被认为是不可能的。这一发现最终可能使电子产品不仅效率更高，而且性能提高数百倍，甚至可能开启太赫兹时代。

超导体是在没有任何电阻的情况下承载电流的材料。这意味着（在所有条件相同的情况下）信号不会失去完整性，并且不会以热量的形式损失能量——不管信号的起点和终点之间的实际物理距离如何——即使你要测量它天文单位 (AU)。

超导材料的问题在于，由于它们的特性，无法控制电子的流动。由于材料的整个长度都没有电阻，因此也没有简单的方法来添加它，并且电流向前和向后流动。通常可以通过部署电磁场来控制电子的流动。但在当前制造工艺的纳米尺度上，这些设计、控制和部署极其困难，这将影响成本和可扩展性。

科学家们通过替换约瑟夫森结的经典组件来解决这个问题，这些组件用于破坏材料的对称性。为此，他们部署了一种新型量子材料——本质上是经典材料，已被操纵（或剃掉）使其尽可能小的尺寸（通常仅与分子本身一样厚）。科学家们将他们的新设计称为“量子材料约瑟夫森结”，并以量子材料 Nb3Br8 为基础。

与石墨烯一样，Nb3Br8 是一种二维材料，研究小组推测它可以承载净电偶极子——一种特别有用的结构，可以打破超导对称性。由于这种材料，研究人员现在可以控制其超导材料上的电流流动，使电子混沌朝着“前进”路径前进，电子可以在没有任何阻力的情况下愉快地掠过超导体，以及“后退”方向，一位科学家不希望他们的自由移动的电子靠近。

想象一下你手中有一块天鹅绒。如果手指顺着纤维的方向上摸它，几乎没有或没有可察觉的阻力；但是如果逆着纤维方向去摸，柔软的感觉就基本上消失了，这就是方向之间存在差异。

荷兰研究委员会 (NWO) 估计，与传统半导体相