http://phys.org/news/2013-11-accidental-discovery-electrical.html
Nov 14, 2013
真的是意外,華盛頓州立大學研究者僅僅將一個結晶體暴露在光線下,就使其電導性(electrical conductivity,電導率、電導度、導電性、導電度)增加了 400 倍。此效應在光線被關閉之後仍持續數日之久,或將大幅改善電腦晶片這類裝置的效能。
當 WSU 博士生 Marianne Tarun 注意到某些鈦酸鍶(strontium titanate,SrTiO3)被冷落一天後,其電導率竄升時,她偶遇了這個發現。起先,她與她的研究員認為樣本被污染了,不過在一系列實驗後證明,此效應來自光。
"它意外造訪," Tarun 說,"那並非我們所預期的事。這使得分享這件事會令人相當激動。"
她們所見證的現象 -- "持久光導電性(persistent photoconductivity)" -- 與超導電性(superconductivity)大相逕庭。其他物理學所追尋的超導性完全沒有電阻,而且通常用的是接近絕對零度的溫度。不過她們在室溫下就能辦到這件事,使得此現象更加實用。
雖然其他研究者也已在其他材料中創造出持久光導電性,不過這是此現象最戲劇性的展現。
這項研究由 NSF 資助,出現在本月號的 Physical Review Letters 期刊上。
"在室溫下發現此效應為實用裝置開啟新的可能性," Matthew McCluskey 說,這篇論文的共同作者,WSU 的物理系系主任。"在標準的電腦記憶裝置中,資訊儲存在電腦晶片或硬碟表面。然而,一個使用持久光導性的裝置,整個晶體都能儲存資訊。"
這種方法,稱為全像記憶體(holographic memory),"能導致資訊儲存能力大幅增加," McCluskey 說。
鈦酸鍶與其他氧化物,那包含氧以及二種以上的元素,經常展現種種令人目眩神迷的電氣現象,從用於絕緣的高電阻到缺乏電阻的超導電性。
"這些多樣的特性為科學家提供一個神奇的遊樂場,不過其應用到目前為止仍有限制," McCluskey 說。
McCluskey、Tarun 以及物理學家 Farida Selim(目前位於 Bowling Green 州立大學)將一個鈦酸鍶的樣本暴露在燈光下 10 分鐘。其改善的電導性持續了數日之久。他們提出理論指出:光使材料中的電子自由,使其承載更多電流。
※ 相關報導:
* Persistent Photoconductivity in Strontium Titanate
http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.111.187403
Marianne C. Tarun, Farida A. Selim, and Matthew D. McCluskey.* 揭露超導電性的第三個面向
Phys. Rev. Lett. 111, 187403 (2013) [5 pages]
doi: 10.1103/PhysRevLett.111.187403
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