我國高溫超導體研究獲新突破
來源：科技日報 時間：2024-07-19 10:45
超導體因巨大應用潛力備受關注，尋找新型高溫超導體是科學界孜孜以求的目標。復旦大學物理學系趙俊團隊利用高壓光學浮區(qū)技術，成功生長了三層鎳氧化物La4Ni3O10高質量單晶樣品，證實了鎳氧化物中具有壓力誘導的體超導電性，其超導體積分數(shù)達到86%，這意味著又一新型高溫超導體被發(fā)現(xiàn)。該項研究成果于北京時間7月17日晚發(fā)表于最新一期《自然》。
最新研究成果刊發(fā)于《自然》。復旦大學供圖
多年來，世界各國科學家圍繞高溫超導現(xiàn)象進行了各種形式的深入研究，但經過近四十年努力，其形成機理仍是未解之謎。研究高溫超導的一個重要課題，就是尋找新型高溫超導體。一方面，人們希望從新的角度尋找理解高溫超導機理的線索，另一方面，新的材料體系也可能提供新的應用前景。
“高溫超導研究的突破大多由實驗特別是新超導體的發(fā)現(xiàn)驅動，迄今為止還有很多現(xiàn)有理論無法完全解釋的現(xiàn)象。”趙俊介紹，“鎳氧化物單晶樣品的生長條件十分苛刻，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，才能實現(xiàn)單晶樣品的穩(wěn)定生長。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，且生長過程中極易出現(xiàn)大量頂點氧位置的缺陷，這可能是鎳氧化物超導含量低的原因?！?/p>
團隊利用高壓光學浮區(qū)技術生長了大批樣品，最終成功合成了純相三層La4Ni3O10鎳氧化物單晶樣品。接著，團隊開展了一系列中子衍射和X射線衍射測量，精確測定了材料的晶格結構和氧原子坐標及含量，發(fā)現(xiàn)其中幾乎沒有頂點氧缺陷。
以高質量單晶樣品為基礎，團隊與合作者利用金剛石對頂砧技術，發(fā)現(xiàn)了La4Ni3O10壓力誘導的超導零電阻現(xiàn)象，在69吉帕壓力下，超導臨界溫度達到30開爾文。根據(jù)抗磁性數(shù)據(jù)估算，該單晶樣品的超導體積分數(shù)高達86%，證實了鎳氧化物的體超導性質。
這項研究結果還精細刻畫了La4Ni3O10體系在壓力下的超導相圖，闡明了電荷密度波/自旋密度波、超導、奇異金屬行為和晶體結構相變在相圖中的關系。（王春）
責任編輯：江蓬新
