世界最小超导体:仅由4对小于1纳米分子组成

最新更新时间:2010-04-01来源: 《自然·纳米技术》关键字:超导体  金属半导体  纳米级电路 手机看文章 扫描二维码
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  在最新一期《自然·纳米技术》杂志网络版上,美国俄亥俄州立大学的科学家发表论文指出,他们已发现了世界上最小的超导体,其由4对小于1纳米的分子组成。该发现首次为纳米级分子超导线的制造提供了证据,将在纳米级电子设备及能源技术的开发上具有广泛应用。
  
  科学家表示,利用金属半导体制造纳米级的连接线几乎是不可能的,因为随着线径缩小,其阻抗会增加,进而纳米线会因发热熔化或损毁。焦耳热问题已成为制作纳米级器件的一个主要障碍。
  
  在低于某一温度时,一些材料的电阻会突然消失,这种现象被称为超导。由于超导材料具有零电阻,因此可传输大电流,且不会产生功率损耗或热量。超导现象从1911年发现至今一直被认为是一种宏观现象。而此次发现意味着,其在分子水平上也同样存在,这为研究超导现象开辟了一条新路径。超导体目前广泛应用于从超导计算机到脑成像仪等多种领域。
  
  在美国能源部资助的该项研究中,科学家们对一种放置在金属银表面的有机盐超导分子(BETS)2—GaCl4进行了研究,并利用扫描隧道显微镜,对各种不同长度分子链的超导性进行了观察。科学家们发现,在有机盐分子链长度低于50纳米时,超导现象随着分子链缩短而逐渐减弱。最终,科学家们观察到超导现象的最短分子链长度为3.5纳米,此时分子链由4对有机盐分子组成,这是目前世界上已知的最小超导体。
  
  为了观察在此一尺度下的超导性,科学家们必须将分子的温度降至10开尔文(约为零下263摄氏度),否则更高的温度将降低活性。在未来的研究中,科学家们计划对各种材料进行测试,以观察其在更高的温度环境下能否形成纳米级的超导线。
  
  值得注意的是,此项研究提供的证据还表明,超导有机盐可在基质材料上生长,而这一点对于利用有机分子制造纳米级电路来说也是至关重要的。

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