X光可直接“书写”出高温超导电路

伤我心太深

据美国物理学家组织网8月22日报道，英国伦敦大学纳米技术中心和意大利罗马第一大学物理学家联合开发出一种X光光刻电路技术，用X光照射直接将电路“书写”在特殊材料上，形成高温超导微电路。这种产生和控制微小超导结构的技术不仅能带来全新的低能耗电子设备，在燃料电池、催化剂等多个领域都具有广泛的应用前景。相关论文发表在本周出版的《自然·材料学》杂志上。

超导材料能以零电阻导电，将电路中的能量损耗降低到零。早在25年前科学家就发现，用X光照射某些金属氧化物材料能使其中的氧原子重新排列，使材料在微小范围内具有高温超导性能。这一过程中，X光就好像一支“绘图”铅笔，在二维平面上“画出”超导电路。

研究人员解释说，过渡金属氧化物的微观结构都很复杂，其中氧原子的微观排布对材料的整体属性有着不同影响，也影响材料的超导转变温度。他们发现，一种含有铜和镧元素的氧化物（La2CuO4+）属于高转变温度的超导材料，在其间隔层La2O2+中，晶格间氧原子序列呈不规则分布，这种不规则掺杂的特点增强了材料的高温超导性能。他们通过X光照重新排列材料微观结构，可以控制高温超导的温度范围，绘制出比人的头发丝还细的高温超导电路。此外，还能通过一种热处理技术，“擦掉”这些电路。

研究小组目前已经开发出了高精度的“绘图”和“擦除”工具。“现在我们只要几个简单的步骤，就能直接给普通的铜氧材料加入超导‘智能’了，甚至不需要设备制造中常用的化学药品。”研究小组负责人、罗马第一大学教授安东尼奥·比安康尼说。

英国伦敦大学纳米技术中心主任加布里·埃普里说：“我们的研究证明，不需要化学品也能造出超导体，尤其是可擦写的超导逻辑电路，这为电子产品制造打开了新的大门。该技术更深刻的意义还在于，它有助于解决著名的‘旅行推销员’问题（多局部最优化问题），这一问题是世界上众多计算难题的基础，从基因学到逻辑学，解决这类问题意味着计算技术范式的转变。”