二维Josephson结阵列的涡旋钉扎与棘轮效应研究

"这篇论文是2014年由刘明丽、祁飞、刘焕和陈庆虎在《浙江师范大学学报（自然科学版）》第37卷第2期发表的，主要研究了二维Josephson结阵列中的涡旋钉扎和棘轮效应。通过对二维Josephson结阵列进行电阻分流结动力学的数值模拟，作者们探讨了六角点阵钉扎对磁通分布的影响，并发现系统的电阻随钉扎强度增加而减小的现象。此外，他们还深入研究了由非对称三角形钉扎势产生的棘轮效应。" 正文: 在超导物理学领域，Josephson结是一种重要的组成部分，它是由两个超导体之间隔开的一薄层绝缘体构成，允许无阻抗的超电流在两者间流动。这篇论文聚焦于二维Josephson结阵列，这是一个由多个Josephson结按照一定规律排列形成的复杂系统，其内部的磁通线（涡旋）行为对整体性能有重大影响。 涡旋钉扎是超导体中的一种现象，其中涡旋被外部或内部的势能障碍所固定，从而防止它们自由移动。在二维Josephson结阵列中，六角点阵钉扎是一种常见的钉扎模式，它能够有效地控制和稳定磁通线的分布。论文中提到的数值模拟揭示了这种钉扎模式对磁通线的高效固定作用，即随着钉扎强度的增加，涡旋更难以移动，从而降低了系统的电阻。这是因为涡旋的运动会导致超流的中断，增加电阻，而钉扎可以减少这种中断，使得超导体维持更低的电阻状态。 棘轮效应是另一种有趣的现象，它在非对称的钉扎势场中出现。在这种情况下，即使在没有外部驱动的情况下，涡旋也可以在一个方向上连续移动，形成类似棘轮装置的单向传输。在三角形钉扎势中，由于结构的不对称性，涡旋在不同方向上的移动阻力不同，导致它们在磁场变化时倾向于沿一个特定方向移动，从而产生棘轮效应。这一效应在超导体应用中具有潜在价值，例如在开发新型磁性存储设备或超导电机中可能发挥作用。 通过这项研究，作者们不仅深化了对二维Josephson结阵列内部物理机制的理解，而且为设计和优化超导电路提供了理论依据。他们的工作强调了数值模拟在理解和预测复杂超导系统行为中的重要性，并为未来实验研究提供了理论指导。这篇论文对理解超导体中的涡旋动力学以及探索超导技术的应用具有重要意义。