导体内电子流动产生电流示意图。(Shutterstock)

4月27日发表于《自然》(Nature)期刊的一篇文章称，研究者发明了让电流只往一个方向流动的超导技术。

20世纪，很多科学家都对超导现象感到困惑。1911年，荷兰物理学家卡默林·昂内斯(Kamerlingh Onnes)发现了超导现象。在超导体内，电流可以在零阻力的环境下流动。

而单向超导体指的是电流只有向一个方向流动遇到的才是零阻力。这就像发明一种冰块，向一个方向滑动是零阻力，而向另一个方向滑动则遇到无限大的阻力一样不可思议。这在以前看来，是不可能实现的事情，但是这个研究实现了这种技术。

这项研究的负责人荷兰代尔夫特理工大学(Delft University of Technology)副教授马扎尔·阿里(Mazhar Ali)说，电子设备用上超导材料不仅可以提升运行速度，而且大幅节能。

阿里介绍说，他们利用一种类似石墨烯的平面量子材料，代替传统约瑟夫森结中所使用的普通材料作为屏障，制成了量子材料约瑟夫森结(QMJJs)。这种量子材料自有的特性使得它能够以全新的方式控制两个超导体的耦合，从而实现了单向超导技术。

目前他们使用了简单的超导材料，对运行温度要求较低。阿里说下一步他们希望尝试所谓的“高温超导”材料，希望把运行温度提升到77K以上。

另一个要解决的技术难题是，怎样扩大这种材料的生产规模。他们在纳米设备上展示了这项技术的可行性，只制造了几个。阿里说，下一步要研究怎样在一个芯片内制造上千个约瑟夫森结。

阿里说使用这种材料可让电脑的运行速度提升300~400倍。他说：“如果说20世纪是半导体的时代，那么21世纪就是超导体的时代。”