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復(fù)旦大學(xué)團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)新型高溫超導(dǎo)體

發(fā)布時(shí)間:2024-07-22 作者:任朝霞 殷夢(mèng)昊 丁超逸 來(lái)源:中國(guó)教育新聞網(wǎng)

中國(guó)教育報(bào)-中國(guó)教育新聞網(wǎng)訊(記者 任朝霞 通訊員 殷夢(mèng)昊 丁超逸)日前,復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系趙俊教授團(tuán)隊(duì)利用高壓光學(xué)浮區(qū)技術(shù)成功生長(zhǎng)了三層鎳氧化物La4Ni3O10高質(zhì)量單晶樣品,證實(shí)了鎳氧化物中具有壓力誘導(dǎo)的體超導(dǎo)電性,其超導(dǎo)體積分?jǐn)?shù)達(dá)到86%。7月17日,相關(guān)研究成果發(fā)表于國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《自然》(Nature)。

超導(dǎo)體是指在特定轉(zhuǎn)變溫度之下電阻為零且呈現(xiàn)完全抗磁性的材料,能廣泛應(yīng)用于電力傳輸和儲(chǔ)能、醫(yī)學(xué)成像、磁懸浮列車、量子計(jì)算等領(lǐng)域。研究高溫超導(dǎo)的一個(gè)重要課題,就是尋找新型高溫超導(dǎo)體。鎳氧化物被認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)高溫超導(dǎo)電性的重要候選材料之一。但經(jīng)過(guò)幾十年的研究,人們發(fā)現(xiàn)在鎳氧化物中實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)電性的條件十分苛刻。

“高溫超導(dǎo)研究的突破大多由實(shí)驗(yàn)、特別是新超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)驅(qū)動(dòng),迄今為止還有很多現(xiàn)有理論無(wú)法完全解釋的現(xiàn)象。”趙俊介紹,“鎳氧化物單晶樣品的生長(zhǎng)條件十分苛刻,需要在特定的高氧壓的環(huán)境中,保持高溫和尖銳的溫度梯度,才能實(shí)現(xiàn)單晶樣品的穩(wěn)定生長(zhǎng)。由于成相的氧壓窗口很小,因此容易出現(xiàn)多種成分的鎳氧化物層狀共生的現(xiàn)象,且生長(zhǎng)過(guò)程中極易出現(xiàn)大量頂點(diǎn)氧位置的缺陷,這可能是鎳氧化物超導(dǎo)含量低的原因。”

團(tuán)隊(duì)不斷尋找總結(jié)規(guī)律,中間歷經(jīng)多次失敗,最終成功合成了純相三層La4Ni3O10鎳氧化物單晶樣品。團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步開(kāi)展了一系列中子衍射和X射線衍射測(cè)量,精確測(cè)定了材料的晶格結(jié)構(gòu)和氧原子坐標(biāo)及含量,發(fā)現(xiàn)其中幾乎沒(méi)有頂點(diǎn)氧缺陷。此外,研究還發(fā)現(xiàn)三層鎳氧化物呈現(xiàn)出奇異金屬和獨(dú)特的層間耦合行為,為人們理解高溫超導(dǎo)機(jī)理提供了新的視角和平臺(tái)。

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