東京工業大學小祖間幹夫教授領導的研究小組成功製造了由激光和鐿原子組成的人造晶體。人們相信我們可以理解固體的新特性,例如超導性。

 晶體是超導和其他現象的舞台,是通過晶格中原子規則重複排列而形成的固體。研究電子在這種環境中的行為對於闡明現象至關重要。然而,不可能對同時具有粒子和波屬性的物體(例如電子)進行嚴格的計算機模擬。因此,提出了一種通過實際使用量子粒子來研究該現象的方法。

由於固體中的電子被歸類為費米子,因此如果相同類型的粒子可以排列在晶格中,則可以重現該現象。在這項研究中,我們通過使用人造晶體實現了這一目標,其中鐿原子排列在由激光製成的光晶格中。鐿可以通過調整所使用的激光來表達費米子的性質。此外,原子的運動速度比電子慢,因此更容易觀察現象。此外,通過改變光學晶格的形狀,可以將其設計成類似於各種材料,這有望使許多現像變得清晰。

未來,我們將繼續研究以闡明固體中的物理現象。我們特別關注在更高溫度下實現超導性。超導技術已經在研究和醫療領域得到實用化,但需要用液氮持續冷卻,導致成本高昂。如果能夠在更高的溫度下實現超導狀態,將導致冷卻成本降低,並將用於與日常生活相關的技術,例如輸電網絡。如果我們能夠理解至今仍無法解釋的超導性出現的原因,那也不是不可能的。

資料來源:[東京工業大學]以單原子分辨率觀察到的“由光和原子構成的人造晶體” -利用人造物質接近高溫超導體的奧秘-

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