.Edge Supercurrents Drive Quantum Advances in Superconductivity

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Edge Supercurrents가 초전도성의 양자적 발전을 주도하다

Edge 초전도체 기술 아트 컨셉

프린스턴 대학 에서2024년 10월 13일, Edge 초전도체 기술 아트 컨셉 프린스턴의 새로운 연구에서 초냉각된 재료의 독특한 전기적 거동이 밝혀졌으며, 이는 초전도성에 의존하는 기술의 미래 혁신을 암시합니다. 출처: SciTechDaily.com

프린스턴 대학 에서 텔루르화 몰리브덴과 같은 위상 초전도체의 에지 초전류를 탐구하면서 초전도성 연구는 큰 도약을 이루었습니다 . 처음에는 이해하기 어려웠던 이러한 초전류는 니오븀을 이용한 실험을 통해 관찰 및 향상되었으며, 확률적 스위칭 및 반히스테리시스와 같은 흥미로운 현상을 이끌어냈고, 초전도체 내의 전자 행동에 대한 이해를 바꾸어 놓았습니다. 초전도성과 위상 물질 초전도성(열을 생성하지 않고 전자가 흐르는 양자 상태)은 발견 이후 수많은 새로운 양자 현상을 밝혀냈습니다.

그러나 이 분야에서는 아직 탐구할 것이 많습니다. 현재 물리학자들은 위상 초전도체로 알려진 재료의 가장자리 초전류를 조사하고 있습니다. 결정의 경계에 위치한 이 가장자리 초전류는 결정 내부에서 더 깊은 곳에서 발견되는 주요 초전류와 섞이지 않기 때문에 독특합니다.

-Edge Supercurrents 탐색 프린스턴 대학의 물리학 유진 히긴스 교수이자 이 논문의 수석 저자인 N. 푸안 옹은 "경계 상태는 특별합니다."라고 말했습니다.

"잘 탐구된 위상 절연체에서와 같이 전자적 에지 상태는 벌크의 상태와 다릅니다. 위상 초전도체의 에지 초전류에 대한 연구는 아직 초기 단계입니다." 에지 초전류에 대한 연구는 잠재적으로 초전도성 연구에 새로운 차원을 더해 미래의 초전도 및 양자 기술에 도움이 될 수 있습니다. 하지만 오랫동안 에지 초전류에 대한 증거는 과학자들을 피해왔습니다. 수많은 수색에도 불구하고 관찰되지 않았습니다.

Edge Supercurrent 연구의 획기적인 진전 2020년 프린스턴 팀은 100밀리켈빈( 절대 영도 보다 10분의 1 켈빈) 이하의 온도로 냉각하면 초전도체가 되는 위상 반금속인 텔루르화 몰리브덴(MoTe 2 )에서 에지 초전류에 대한 증거를 발표했습니다. 이 물질은 질량이 0으로 설정된 한계에서 고에너지 물리학에서 전자의 특성을 이론적으로 조사한 물리학자 허먼 와일의 이름을 따서 와일 반금속이라고 합니다.

양자 물질에 대한 최근 연구에서 전자가 와일 전자의 행동을 모방하는 "와일 반금속"이 발견되었습니다. 프린스턴 팀은 먼저 MoTe 2를 20밀리켈빈으로 냉각하여 에지 초전류를 관찰했습니다. 그들이 적용된 자기장을 변화시켰을 때, 그들은 임계 전류의 빠른 진동을 관찰했습니다. 임계 전류는 "초전도성을 죽이지 않고 결정에 주입할 수 있는 최대 전류"라고 Ong은 말했습니다. MoTe 2 에서 에지 초전류의 존재를 확립한 이 발견은 2020년 5월 Science에 게재되었습니다. 그 이후로 Ong과 그의 동료들은 MoTe 2 의 에지 초전류를 계속 조사했습니다 .

전기 및 컴퓨터 공학과 대학원생인 Stephan Kim이 이끈 새로운 실험은 연구자들이 에지 초전류 진동을 훨씬 더 높은 자기장까지 추적할 수 있도록 몰리브덴 텔루라이드의 내재적 쌍 퍼텐셜을 향상시키려고 했을 때 시작되었습니다. 초전도성의 특징은 쿠퍼 쌍을 형성하기 위해 두 전자가 결합하는 것입니다. 쌍 퍼텐셜은 초전도 상태에서 두 전자를 결합하는 "접착제"를 말합니다. 그러나 모든 쌍 퍼텐셜이 같은 것은 아닙니다. 몰리브덴 텔루라이드에 내재된 쌍 퍼텐셜은 매우 약합니다. 초전도 상태는 비교적 약한 자기장에서 파괴됩니다. 또한 100mK 이상에서는 사라집니다.

이러한 쿠퍼 쌍을 함께 결합하는 접착제는 유지되지 않습니다. 니오븀을 이용한 초전도성 강화 "강도를 높이기 위해 몰리브덴 텔루라이드 결정 위에 니오븀 접점을 증발시켰습니다." 화학과의 Leslie M. Schoop 교수와 Robert J. Cava 교수가 포스트닥 Shiming Lei와 함께 성장시킨 고품질 결정에 대한 측정을 수행한 Stephan Kim의 말입니다. 니오븀은 잘 알려진 초전도체이기 때문에 선택되었습니다.

니오븀 합금은 MRI(자기 공명 영상)에서 자기 부상 열차, 플라스마 핵융합로에서 입자 가속기에 이르기까지 다양한 응용 분야에서 강렬한 자기장을 생성하는 데 필수적입니다. 현재 실험에서 니오븀은 텔루르화 몰리브덴보다 약 80배 더 강한 쌍 퍼텐셜을 제공합니다. 김은 몰리브덴 텔루라이드 결정 위에 니오븀 스트립을 증발시켰습니다. 니오븀 스트립을 전류 전극으로 사용하여 그는 니오븀에서 몰리브덴 텔루라이드로 초전류를 주입했습니다. "니오븀 쿠퍼 쌍은 텔루르화 몰리브덴을 침범하고, 확산되면서 이 매우 강력한 접착제의 '기억'을 새로운 물질로 전달합니다." 옹이 말했다.

기억이라는 단어에서 알 수 있듯이, 쿠퍼 쌍은 텔루르화 몰리브덴이 아닌 니오븀 내부에서 여전히 확산되고 있는 것처럼 행동하므로 이 강력한 접착제의 기억을 새로운 물질로 전달한다. 순효과는 텔루르화 몰리브덴 결정의 전자도 이 강력한 쌍 전위를 경험한다는 것이다. 이것은 "근접 효과"로 알려져 있으며, 이는 쌍 전위가 새로운 환경으로 누출되는 것을 설명하는 개념이다.

그러나 조만간 주입된 쿠퍼 쌍이 새로운 환경에서 격자 진동과 충돌하고 기억이 사라진다. 이 시나리오를 설명하기 위해 옹은 대략적인 비유를 제시했습니다. 그는 무도장에 있는 두 명의 댄서를 상상해 보라고 말했습니다. 그들은 음악이 없는 인접한 무도장으로 미끄러져 들어가지만 댄서들은 여전히 반응합니다. 즉, 잠시 동안 계속 춤을 춥니다. 마치 음악을 듣는 것처럼요. 결국 그들은 새로운 주변 환경을 인식하게 되고, 새로운 현실에 눈을 뜨고 춤을 멈춥니다. 예상치 못한 발견과 확률적 전환 과학자들이 기대했던 대로, 니오븀에서 쿠퍼 쌍을 주입한 결과 진동이 연장되어 훨씬 더 높은 자기장(30배)에서도 지속되었습니다.

하지만 옹과 킴은 곧 예상치 못한 몇 가지 사실을 발견했습니다. 옹은 "실험이 흥미로운 부분은 바로 여기입니다."라고 말했습니다. 연구원들이 처음 발견한 것은 니오븀에서 텔루르화 몰리브덴으로 옮겨진 접착제가 본래 접착제와 양립할 수 없다는 점이었습니다. 옹은 "마치 우리가 깨끗한 환경에 침입 종을 도입한 것 같고 침입종이 토종종보다 훨씬 더 강력했습니다."라고 말했습니다. 이용 가능한 전자를 짝지으려는 경쟁은 짧은 범위의 강력한 침습적 쌍 퍼텐셜을 전체 볼륨에 걸쳐 퍼져 있는 약한 고유 쌍 퍼텐셜과 맞붙게 합니다.

비호환성의 첫 징후는 임계 전류 측정에서 나타났습니다. "일반적으로 전류를 증가시키면 결국 초전도성이 파괴되는 임계 값에 도달합니다. 이는 매우 재현 가능한 값에서 발생합니다."라고 Ong은 말했습니다. "하지만 이러한 경쟁에 직면하여 초전도성의 파괴는 순전히 확률적입니다." 그들은 이 현상을 "확률적 스위칭"이라고 명명했습니다. 초전도성은 평소처럼 억제되지만, 억제는 예측할 수 없으며, 넓은 확률 분포로 확률적으로 발생합니다. 두 번째 예상치 못한 현상은 조사자들이 에지 초전류의 진동을 면밀히 조사했을 때 나타났는데, 이제는 더 강한 주입 쌍 퍼텐셜 덕분에 100주기로 확장되었습니다.

김은 자기장이 천천히 스캔되는 동안 진동을 추적했습니다. 그러나 그는 곧 인바운드 필드 스캔과 아웃바운드 스캔 사이에 현저한 차이가 있음을 알아챘습니다. 여기서 "인바운드"는 자기장의 크기가 시간에 따라 0으로 감소하는 스캔을 말하며(자기장이 위를 가리키든 아래를 가리키든 상관없이), 아웃바운드는 크기가 시간에 따라 증가하는 스캔을 말합니다. "스위칭의 확률성을 감안할 때 진동이 항상 무작위적이거나 '노이즈가 있을' 것이라고 우리는 충분히 예상했습니다." 옹이 말했다. 하지만 실제로 일어난 일은 다음과 같았습니다. 필드 스캔의 아웃바운드 브랜치에서의 진동은 항상 규칙적이고 주기적이었지만 인바운드 브랜치는 "노이즈가 있었습니다." "왜 샘플이 필드 스캔이 인바운드인지 아웃바운드인지 신경 써야 하나요?" 옹이 말했다. "하지만 신경 써야 합니다."

이러한 결과를 바탕으로, 옹과 킴은 쿠퍼 쌍이 가장자리에서 텔루르화 몰리브덴 덩어리 내부의 쌍 대칭과 다른 대칭을 취할 때마다 노이즈가 발생한다는 것을 추론했습니다. 반대로 대칭이 동일할 때는 진동이 노이즈 없이 발생한다는 것을 추론했습니다. 마지막으로, 관찰된 세 번째 현상은 그들이 "반히스테리시스"라고 부르는 속성입니다. 이는 입력과 출력 사이에 자성체에서 발생하는 지연을 설명하는 데 사용되는 잘 알려진 히스테리시스 개념과 반대입니다. 예를 들어, 모든 초전도체에서 내부 자기장은 외부 코일에서 생성된 자기장과 매우 다릅니다.

이는 암페어의 법칙으로 알려진 개념에 따르면 외부 자기장의 변화가 초전도체에서 큰 초전류를 흐르게 하기 때문에 발생합니다. 내부 자기장의 변화는 항상 코일의 변화보다 뒤떨어집니다. 하지만 실험에서 팀은 자기장을 변화시키면 반대의 현상이 발생한다는 것을 발견했습니다. 이러한 변화는 외부 자기장의 변화를 지연시키기보다는 이끌었습니다. 이는 기존 초전도체에서 발견되는 것과 정반대입니다. "사실 이건 좀 기괴했어요." 옹이 말했다.

"마치 소재가 무슨 일이 일어날지 알고 성급하게 행동하는 것 같아요." 옹과 그의 팀은 이 조사를 2년 반 동안 진행했으며, 이 연구 결과는 물리학자들에게 서로 다른 쌍 전위가 존재하는 환경에서 전자가 어떻게 행동하는지 이해하는 데 필요한 충분한 자료를 제공할 것입니다. "흥미진진한 2년 반이었습니다." 옹이 말했다. "진전이 느리고 점진적이었지만, 진전은 대체로 긍정적이었습니다. 우리는 에지 초전류가 존재하며, 이를 활용해 초전도 전자의 행동을 도청할 수 있다는 것을 보여주었다고 믿습니다."

참고문헌: Stephan Kim, Shiming Lei, Leslie M. Schoop, RJ Cava 및 NP Ong의 "Edge supercurrent reveals competition between condensates in a Weyl superconductor", 2024년 1월 11일, Nature Physics . DOI: 10.1038/s41567-023-02316-9 이 연구는 미국 에너지부(DE-SC0017863)의 지원을 받았습니다. 결정 성장 노력은 미국 국립 과학 재단(NSF DMR2011750)의 MRSEC 보조금으로 지원되었습니다. Gordon and Betty Moore Foundation의 EPiQS 이니셔티브는 보조금 GBMF9466(NPO) 및 GBMF9064(LMS)를 통해 추가로 관대한 지원을 제공했습니다.

https://scitechdaily.com/edge-supercurrents-drive-quantum-advances-in-superconductivity/

mssoms 메모 2410141413

msbase.qpeoms의 가장자리는 결과 값의 표현이고 실질적인 등식(=)결과물이다. 초전도체 현상이나 블랙홀의 사건의 지평선이나 시공간의 규모는 사실상 제한 영역의 내부를 경계선 에지로 표현한다. 경계 상태는 특별하다

소스1. 편집
초전도성(열을 생성하지 않고 전자가 흐르는 양자 상태)은 발견 이후 수많은 새로운 양자 현상을 밝혀냈다. 그러나 이 분야에서는 아직 탐구할 것이 많다. 현재 물리학자들은 위상 초전도체로 알려진 재료의 가장자리 초전류를 조사하고 있다. 결정의 경계에 위치한 이 가장자리 초전류는 결정 내부에서 더 깊은 곳에서 발견되는 주요 초전류와 섞이지 않기 때문에 독특하다.

잘 탐구된 위상 절연체에서와 같이 전자적 에지 상태는 벌크의 상태와 다르다. 위상 초전도체의 에지 초전류에 대한 연구는 아직 초기 단계이다. 에지 초전류에 대한 연구는 잠재적으로 초전도성 연구에 새로운 차원을 더해 미래의 초전도 및 양자 기술에 도움이 될 수 있다. 하지만 오랫동안 에지 초전류에 대한 증거는 과학자들을 피해왔다. 수많은 수색에도 불구하고 관찰되지 않았다.

1.
side_ms는 잘 다루지 않는 영역이다. 그런데 전자적 에지 상태로 정의역()을 가지는 것으로 보인다. 에지 초전류에 대한 증거는 피해왔다. 그동안 수많은 수색에도 불구하고 초전도성(열을 생성하지 않고 전자가 흐르는 양자 상태)은 관찰되지 않았다. 허허.

No photo description available.

mssoms memo 2410141413

The edge of msbase.qpeoms is the expression of the result value and the actual result of the equation (=). The phenomenon of superconductivity or the event horizon of a black hole or the scale of spacetime actually represent the interior of the restricted region as the boundary edge. The boundary state is special

Source 1. Edit
Superconductivity (a quantum state in which electrons flow without generating heat) has revealed many new quantum phenomena since its discovery. However, there is still much to explore in this field. Physicists are currently investigating edge supercurrents in materials known as topological superconductors. These edge supercurrents, located at the boundary of a crystal, are unique because they do not mix with the main supercurrents found deeper inside the crystal.

As in the well-studied topological insulators, the electronic edge states are different from the bulk states. The study of edge supercurrents in topological superconductors is still in its infancy. The study of edge supercurrents could potentially add a new dimension to the study of superconductivity, which could aid future superconductivity and quantum technologies. However, evidence for edge supercurrents has eluded scientists for a long time. Despite numerous searches, no observations have been made.

1.
side_ms is a poorly studied area. However, it appears to have a domain of electronic edge states. Evidence for edge supercurrents has eluded scientists. Despite numerous searches, superconductivity (a quantum state in which electrons flow without generating heat) has not been observed. Hehe.

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