Only Perception: 意外發現大幅提昇電導性

2013-12-10

意外發現大幅提昇電導性

Accidental discovery dramatically improves electrical conductivity
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