我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新型高溫超導(dǎo)體，超導(dǎo)體積分數(shù)高達86%
【化工儀器網(wǎng) 項目成果】超導(dǎo)體指的是在特定轉(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)用于電力傳輸和儲能、醫(yī)學(xué)成像、磁懸浮列車、量子計算等領(lǐng)域，具有重要的科學(xué)研究和技術(shù)應(yīng)用價值。
復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系趙俊教授團隊成功發(fā)現(xiàn)了新型高溫超導(dǎo)體La4Ni3O10，并通過高壓光學(xué)浮區(qū)技術(shù)生長出了高質(zhì)量的三層鎳氧化物單晶樣品，證實了鎳氧化物中具有壓力誘導(dǎo)的體超導(dǎo)電性(bulk superconductivity)，其超導(dǎo)體積分數(shù)高達86%，標志著高溫超導(dǎo)研究領(lǐng)域的又一重要突破。
研究團隊經(jīng)過長期不懈的努力，克服了鎳氧化物單晶樣品生長條件苛刻的難題，在特定的高氧壓環(huán)境下，保持高溫和尖銳的溫度梯度，成功合成了純相的三層La4Ni3O10鎳氧化物單晶樣品。這些樣品在低于超導(dǎo)臨界溫度下表現(xiàn)出了零電阻和完全抗磁的邁斯納效應(yīng)，其超導(dǎo)體積分數(shù)與銅氧化物高溫超導(dǎo)體相當，從而有力證明了鎳氧化物的體超導(dǎo)性質(zhì)。
進一步通過中子衍射和X射線衍射測量，研究團隊精確測定了材料的晶格結(jié)構(gòu)和氧原子坐標及含量，發(fā)現(xiàn)這些單晶樣品中幾乎沒有頂點氧缺陷。這一發(fā)現(xiàn)為理解高溫超導(dǎo)機理提供了新的視角和平臺，揭示了鎳氧化物超導(dǎo)可能與銅氧化物超導(dǎo)具有不同的層間耦合機制。在69 GPa的壓力下，La4Ni3O10的超導(dǎo)臨界溫度達到30K，這一結(jié)果不僅證實了鎳氧化物的體超導(dǎo)性質(zhì)，還精細刻畫了其在壓力下的超導(dǎo)相圖，闡明了電荷密度波/自旋密度波、超導(dǎo)、奇異金屬行為和晶體結(jié)構(gòu)相變之間的關(guān)系。
復(fù)旦大學(xué)的這一發(fā)現(xiàn)不僅推動了基礎(chǔ)科學(xué)的進步，也為全球科研人員提供了寶貴的研究材料和新的研究方向。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和研究的深入，這一創(chuàng)新成果未來在電力傳輸、能源儲存、醫(yī)學(xué)成像、磁懸浮列車、量子計算等領(lǐng)域可能產(chǎn)生廣泛的實際應(yīng)用，引領(lǐng)我們進入一個全新的超導(dǎo)時代。
相關(guān)研究成果以“Superconductivity in pressurized trilayer La4Ni3O10-δ single crystals”為題發(fā)表于最新一期的《自然》(Nature)上。Nature同期在“新聞和觀點”(News&Views)專欄以“The search for superconductivity widens”為題對該文進行亮點推薦和介紹。
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