物理學家找到讓磁性和超導性共存的方法

英國巴斯大學（University of Bath）、美國阿拉貢國家研究室（Aragonne National Laboratory)、西北大學（Northwestern University）、霍夫斯特拉大學（Hofstra University）的研究團隊，近日發表研究成果，找到可讓磁性（Megnitism）和超導性（Superconductivity）共存的材料。

這項發表在著名物理期刊《物理評論快報》（Physical Review Letters）的研究指出，數十年來，物理學家只能推論磁性與超導性共存的可能，但始終無法證實。由於已知實驗，磁性與超導性總是出現互斥現象，所有鐵磁性材料的電磁分子，排列過程都會破壞負責超導性的電子對（Electron Pair），以致兩者無法共存。

團隊指出，某些材料在極度低溫的情況下可產生超導性。但為了使超導體及電腦運算科技進化到下一世代，人們必須找出讓超導性與磁性共存的方法與材料，才能讓磁芯記憶和磁性電腦計算這些技術與超導性融合，效率提升到更高等級。

雖然幾十年來有科學家開發出幾種可出現磁性與超導性共存的材料，但由於材料科學界迄今仍搞不清楚共存情形的理論基礎是什麼，因此材料開發實驗的成果很難複製，對科學界來說是個困擾許久的問題。

「我們實驗發現，一種運用廣泛的超導體材料 RbEuFe4As4，在零下 236 度時可產生優異的超導性，但如果將溫度降到零下 258 度時，這款材料會出現磁性。」領導團隊的 Simon Bending 教授表示。

之前阿拉貢國家研究室的 Alexei Koshelev 博士也提出相同理論模型，由於材料銪原子（Europium）引起磁波動，會抑制超導性形成，但隨著溫度降到零下 258 度以下，銪原子的磁波動會開始與其他原子對齊，降低對超導性的抑制。

因此透過這項實驗，團隊指出超導體材料的晶格（Lattice），磁性和超導性各自在自己的子晶格（Sub-lattice）分開運作，彼此關聯很小。

這項發現幫助科學界理解磁性和超導性共存的物理機制，並提供常見且穩定的實驗材料，讓世界各地科學家進一步研究，將共存特性的材料運用至下一世代半導體、能源與電腦的相關研發。