中國超導(dǎo)體研究取得新突破高壓下鎳氧化物現(xiàn)高溫超導(dǎo)

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2024-07-18 11:09:30 每日經(jīng)濟新聞

中國超導(dǎo)體研究取得新突破

超導(dǎo)體因其巨大的應(yīng)用潛力，一直是科學(xué)探索的熱點，尤其是在尋找能承受更高溫度的新型超導(dǎo)材料方面。近期，復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系趙俊教授的團隊取得了重要進展，他們的研究發(fā)表在頂級科學(xué)期刊《自然》上。該團隊利用高壓光學(xué)浮區(qū)技術(shù)培育出高質(zhì)量的三層鎳氧化物L(fēng)a4Ni3O10單晶樣品，證實了在鎳氧化物中存在壓力誘導(dǎo)的超導(dǎo)電性，超導(dǎo)體積分數(shù)高達86%。這一發(fā)現(xiàn)不僅意味著新一類高溫超導(dǎo)體的問世，還揭示了這類材料中奇異金屬特性及獨特的層間耦合行為，為深入理解高溫超導(dǎo)機制開辟了新路徑。

超導(dǎo)現(xiàn)象，即材料在特定低溫下電阻消失并完全排斥磁場，擁有廣泛的應(yīng)用潛力，涵蓋電力傳輸、醫(yī)療成像、高速交通乃至量子計算等領(lǐng)域。自1911年首次在汞中觀察到超導(dǎo)性以來，科學(xué)家們長期認為超導(dǎo)僅能在極低溫下發(fā)生。然而，1986年高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)打破了這一認知，開啟了超導(dǎo)研究的新紀元。盡管如此，高溫超導(dǎo)的原理至今仍是一個未解之謎，吸引著全球科研人員持續(xù)探索。

趙俊團隊的工作聚焦于鎳氧化物，這是基于鎳元素與銅元素在元素周期表中的相鄰位置，使得鎳氧化物成為高溫超導(dǎo)電性的潛在候選材料。盡管歷史上鎳氧化物的超導(dǎo)條件被認為極為嚴苛，但通過不懈努力，團隊成功合成的La4Ni3O10單晶在特定壓力下展現(xiàn)了零電阻和邁斯納效應(yīng)，超導(dǎo)特性顯著，為后續(xù)探索超導(dǎo)材料的深層次機理與實際應(yīng)用奠定了堅實基礎(chǔ)。

此外，該研究還強調(diào)了三層結(jié)構(gòu)鎳氧化物的特殊性，其內(nèi)部的三明治式排列可能導(dǎo)致了與銅氧化物超導(dǎo)體不同的層間耦合機制，為研究自旋相關(guān)現(xiàn)象、電荷分布及超導(dǎo)配對等復(fù)雜互動提供了新的視角。這些發(fā)現(xiàn)不僅豐富了超導(dǎo)理論，也為未來開發(fā)更高性能的高溫超導(dǎo)材料提供了重要線索。

中國超導(dǎo)體研究取得新突破！

(責(zé)任編輯：盧其龍 CN070)

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