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川渝科技学术大会
杨超:为量子金属态的研究提供全新思路
发布日期:2020年12月11日 17时27分56秒

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杨超,电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室2016级博士生,主要研究方向为超导量子相变,发表SCI论文8篇,其中以第一作者或通讯作者在Science、Advanced Material、Nanoscale等刊物发表SCI论文5篇。首次实验证实高温超导体中量子金属态的研究工作入选教育部“2019年度中国高校十大科技进展”。

今日,在首届川渝科技学术大会暨四川科技学术大会主题报告会上,首届川渝科技学术大会优秀论文特等奖获奖作者代表、电子科技大学博士杨超代表课题组作了题为“超导-绝缘量子相变中的玻色金属态研究”的主题报告。

记者了解到,熊杰、杨超、李言荣的研究成果《Intermediate bosonic metallic state in the superconductor-insulator transition》获得首届川渝科技学术大会优秀论文特等奖。

报告中,杨超围绕“什么是超导体?”“超导的微观机制是什么?”“证实量子金属态的重要性”等内容介绍了该成果的重大突破。

超导体是指温度降低到临界温度以下,电阻为零的导体,因此超导体可以无损耗的传输电流。在1911年,超导体由荷兰的科学家卡末林—昂内斯首次发现,昂内斯也因此获得了1913年的诺贝尔物理学奖。超导体同时还具有完全抗磁性能够完全排开磁力线,所以可以在磁体上悬浮。自高温超导发现以来,二维量子金属态的存在及其形成机制,是30余年来国际学术界一直悬而未决的重要物理问题。“从电学输运的角度上,我们知道在绝对零度的时候,物质可以分为三态:一个是超导态,一个是绝缘态,可能还有第三态即金属态。然而在现有的量子相变理论框架下,并不支持量子金属态的存在。如果能从实验上找到量子金属态,就能大大丰富人们对量子相变和量子材料的认识。”杨超强调,量子材料以及量子相变是本世纪凝聚态物理与材料领域的研究热点之一。

杨超所在的课题组所完成的项目首次在高温超导纳米多孔薄膜中完全证实了量子金属态的存在。通过调节反应离子刻蚀的时间,团队在高温超导钇钡铜氧(YBCO)多孔薄膜中实现了超导—量子金属—绝缘体相变,并绘制了超导—量子金属—绝缘体量子相变的完备相图;通过极低温输运测试,团队发现超导、金属与绝缘这三个量子态都有与库珀电子对相关的h/2e周期的超导量子磁导振荡,证明量子金属态是玻色金属态,揭示出库珀对玻色子对于量子金属态的形成起到了主导作用。

杨超表示,这一发现为国际上争论了30多年的量子金属态的存在提供了有力的证据,为量子金属态研究提供全新思路。除了基础研究方面,面向国家重大战略需求,基于新颖的量子金属态,有望实现高速的高温超导单光子探测器件,可以运用到空间自由光通信、微弱光探测、量子通信等领域。(四川科技报记者 罗潇郁)