我國科學家發現全新高溫超導體
7月12日,國際期刊《自然》刊登中山大學教授王猛團隊主導的科學成果:首次發現一種在液氮溫區壓力下超導的鎳氧化物超導體(ti) 。這是繼銅氧化物之後,科學家發現的第二種在液氮溫區超導的全新材料,也是我國科研人員在高溫超導領域取得的一項突破性成果,有望推動破解高溫超導機理,使設計和預測高溫超導材料成為(wei) 可能,實現更廣泛更大規模的產(chan) 業(ye) 化應用。
“生長這根幾厘米長的料棒,我們(men) 花了兩(liang) 年多的時間。”在中山大學物理學院實驗室,王猛指著櫥櫃裏看似不起眼的黑色料棒說。
這件高溫超導新材料單晶樣品,此前在王猛團隊自主搭建的高壓實驗研究平台以及華南理工大學、中國科學院物理研究所、北京同步輻射裝置的實驗研究中,已確定在壓力下轉變為(wei) 液氮溫區的高溫超導體(ti) ,超導轉變溫度高達80K(約零下192.15攝氏度)。理論方麵,團隊則與(yu) 清華大學教授張廣銘、中山大學教授姚道新合作指出了一種導致高溫超導的可能因素。
在此之前,銅氧化物是唯一在液氮溫區超導的固體(ti) 材料。該成果在審稿階段於(yu) 科研論文預印平台公布後,即引起了凝聚態物理研究領域的關(guan) 注,在國際上成為(wei) 研究熱點,在一個(ge) 月左右的時間裏已有10餘(yu) 篇相關(guan) 理論和實驗工作相繼公布。王猛團隊的論文也得到了《自然》審稿人的高度評價(jia) ,認為(wei) 它“具有突出重要性”,是“開創性發現”。
自1911年科學家首次發現汞的零電阻現象之後,人類在超導領域的研究已曆百年,但時至今日,這仍是一個(ge) 充滿發現與(yu) 挑戰的領域。超導材料具有零電阻、抗磁性,在醫療、電力、能源、交通、信息、量子計算、精密測量等方麵已有重要應用,比如地月距離高精度測量用的就是超導單光子探測技術,量子計算用的是超導量子比特,以及醫院裏常見的核磁共振成像儀(yi) 等。但超導電性往往在40K以下的溫度發生,嚴(yan) 重限製了超導材料的應用。
因此,科學家們(men) 不斷追求發現超導轉變溫度進入液氮溫區的超導材料。液氮廉價(jia) 而易得,進入液氮溫區,意味著更容易達到超導條件,在應用方麵具有更大潛力。
1986年,瑞士科學家率先發現一種在35K超導的銅氧化物,後經多國科學家共同努力將超導轉變溫度提高到了77K(即進入液氮溫區)以上。如今,新的高溫超導材料體(ti) 係被中國科學家發現,這為(wei) 世界超導研究開辟了新領域。
“科學家在銅氧化物超導電性研究中掌握了很多實驗現象和規律,然而與(yu) 高溫超導的因果關(guan) 係無法確定。”張廣銘認為(wei) ,鎳氧化物超導體(ti) 具有不同於(yu) 銅氧高溫超導體(ti) 的晶體(ti) 結構和電子結構,今後科學家可以在這一新的材料體(ti) 係中進行研究,使設計和預測高溫超導材料成為(wei) 可能。
“目前,該單晶樣品需要在14吉帕壓力下才能實現超導,我們(men) 團隊正在攻關(guan) ,希望生長出在常壓下液氮溫區超導的鎳氧化物超導體(ti) 。”王猛說。記者 程遠州
版權聲明:凡注明“來源:新利平台”或“新利平台文”的所有作品,版權歸高原(北京)文化傳(chuan) 播有限公司。任何媒體(ti) 轉載、摘編、引用,須注明來源新利平台和署著作者名,否則將追究相關(guan) 法律責任。