uutiset

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Suprajohteet ovat herättäneet paljon huomiota niiden valtavan sovelluspotentiaalin vuoksi, ja uusien korkean lämpötilan suprajohteiden löytäminen on tiedeyhteisön ahkera tavoite.

Heinäkuun 17. päivän iltana, Pekingin aikaa, Fudanin yliopiston fysiikan laitoksen professori Zhao Junin ryhmän tutkimustulokset julkaistiin Nature-lehden uusimmassa numerossa otsikolla "Suprajohtavuus paineistetuissa kolmikerroksisissa La4Ni3O10-δ-yksikiteissä".

Kuvakaappaukset tutkimustuloksista Kaikki tämän artikkelin kuvat ovat Fudanin yliopiston toimittamia.

Professori Zhao Junin ryhmä käytti korkeapaineista optista kelluvaa vyöhyketekniikkaa kasvattaakseen onnistuneesti kolmikerroksisen nikkelioksidin La4Ni3O10 korkealaatuisen yksikidenäytteen, mikä vahvisti, että nikkelioksidilla on paineen aiheuttama bulkkisuprajohtavuus ja sen suprajohtava tilavuusosuus on 86 %, mikä tarkoittaa, että toinen uusi korkean lämpötilan suprajohteen tyyppi on löydetty. Tutkimuksessa havaittiin myös, että tämän tyyppisissä materiaaleissa on eksoottisia metalleja ja ainutlaatuinen kerrosten välinen kytkentäkäyttäytyminen, mikä tarjoaa ihmisille uuden näkökulman ja alustan ymmärtää korkean lämpötilan suprajohtavuuden mekanismia.

Ryhmäkuva Zhao Junista (eturivissä kolmas vasemmalta) tutkimusryhmän jäsenistä

Suprajohteet viittaavat materiaaleihin, joilla on nollavastus ja jotka ovat täysin diamagneettisia tietyssä siirtymälämpötilassa. Niitä voidaan käyttää laajalti sellaisilla aloilla kuin voimansiirto ja energian varastointi, lääketieteellinen kuvantaminen, maglev-junat ja kvanttilaskenta sovellusten arvo. Vuosien varrella tiedemiehet eri puolilta maailmaa ovat tehneet erilaisia ​​syvällisiä tutkimuksia korkean lämpötilan suprajohtavuudesta. Sen muodostumismekanismi on kuitenkin edelleen ratkaisematon mysteeri lähes neljän vuosikymmenen ajan.

Tärkeä aihe korkean lämpötilan suprajohtavuuden tutkimuksessa on uusien korkean lämpötilan suprajohteiden etsiminen. Toisaalta ihmiset toivovat löytävänsä johtolankoja ymmärtääkseen korkean lämpötilan suprajohtavuuden mekanismia uudesta näkökulmasta. Toisaalta uudet materiaalijärjestelmät voivat tarjota myös uusia käyttömahdollisuuksia.

Naturen tällä kertaa julkaisemissa tutkimustuloksissa Zhao Junin ryhmä onnistui syntetisoimaan korkealaatuisen kolmikerroksisen nikkelioksidin La4Ni3O10-yksikidenäytteen. Näytteen resistanssi oli nolla ja täysin diamagneettinen Nano-ilmiön, suprajohtavan lämpötilan alapuolella fraktio saavuttaa 86%, mikä todistaa vahvasti nikkelioksidin bulkkisuprajohtavat ominaisuudet.

"Tämä suprajohtava tilavuusosuus on lähellä korkean lämpötilan kupraattisuprajohteita, mikä epäilemättä vahvistaa nikkelioksidin massasuprajohtavuuden, sanoi Zhao Jun.

Zhao Jun tuli Fudanin yliopiston fysiikan laitokselle vuonna 2012 suoritettuaan tohtorintutkinnon Kalifornian yliopistossa, Berkeleyssä. Hän keskittyy neutronien sirontatutkimukseen liittyvissä elektronisissa järjestelmissä harjoittaa myös suuren mittakaavan korkealaatuisten yksittäiskiteiden tuotantoa ja niiden termodynaamisten ja kuljetusominaisuuksien mittaamista.

"Korkeiden lämpötilojen suprajohtavuustutkimuksen läpimurtoja ohjaavat enimmäkseen kokeet, erityisesti uusien suprajohteiden löytäminen. Toistaiseksi on monia ilmiöitä, joita ei voida täysin selittää olemassa olevilla teorioilla, Zhao Jun sanoi: "Nikkelioksidin kasvuolosuhteet." kidenäytteet ovat erittäin ankaria, on välttämätöntä ylläpitää korkea lämpötila ja terävä lämpötilagradientti tietyssä korkean happipaineen ympäristössä, jotta yksikidenäytteitä kasvaisi vakaasti Se on symbioottinen ilmiö, ja kasvuprosessin aikana esiintyy helposti suuri määrä vikoja happipisteissä, mikä saattaa olla syynä nikkelioksidin alhaiseen suprajohtavuuspitoisuuteen.

Tiimi käytti korkeapaineista optista kelluvaa vyöhyketeknologiaa kasvattaakseen suuren määrän näytteitä ja etsi jatkuvasti sääntöjä ja teki niistä yhteenvedon monien epäonnistumisten jälkeen. Lisäksi ryhmä suoritti sarjan neutronidiffraktio- ja röntgendiffraktiomittauksia hilarakenteen ja happiatomikoordinaattien ja materiaalin sisällön määrittämiseksi tarkasti ja havaitsi, että pisteissä ei ollut juuri lainkaan happivirheitä.

Laadukkaisiin yksikidenäytteisiin perustuen tiimi ja yhteistyökumppanit käyttivät timanttialasintekniikkaa löytääkseen La4Ni3O10-paineen aiheuttaman suprajohtavan nollaresistanssin ilmiön 69 GPa:n paineessa suprajohtavuuden kriittinen lämpötila saavuttaa 30K. Diamagneettisten tietojen perusteella on arvioitu, että tämän yksikidenäytteen suprajohtava tilavuusosuus on jopa 86 %, mikä vahvistaa nikkelioksidin bulkkisuprajohtavat ominaisuudet.

Tämän tutkimuksen tulokset kuvaavat myös hienovaraisesti paineen alaisen La4Ni3O10-järjestelmän suprajohtavan vaihekaavion, joka selventää varaustiheysaaltojen/spintiheysaaltojen, suprajohtavuuden, eksoottisten metallien käyttäytymisen ja kiderakenteen faasisiirtymien välistä suhdetta vaihekaaviossa. Tulokset osoittavat, että nikkelioksidin suprajohtavuudella voi olla erilainen kerrosten välinen kytkentämekanismi kuin kupraattisuprajohtavuudella, mikä antaa tärkeitä näkemyksiä nikkelioksidin suprajohtavuuden sähköisen mekanismin tutkimuksesta ja tarjoaa perustan spin-varausjärjestyksen ja tasaisen nauharakenteen tutkimiselle. kerrosten väliset korrelaatiot, monimutkaiset vuorovaikutukset eksoottisten metallien käyttäytymisen ja korkean lämpötilan suprajohtavuuden välillä tarjoavat tärkeän materiaalialustan.

Seuraavassa vaiheessa Zhao Junin tiimi keskittyy edelleen suuriin ongelmiin korkean lämpötilan suprajohtavuuden alalla, tutkii korkean lämpötilan suprajohteiden luontaisia ​​yhteyksiä ja mekanismeja eri järjestelmissä sekä ymmärtää ja löytää tehokkaampia korkean lämpötilan suprajohteita. .

Fudanin yliopiston professori Zhao Jun, Kiinan tiedeakatemian fysiikan instituutin tutkija Guo Jiangang ja Beijing High Voltage Science Research Centerin tutkija Zeng Qiaoshi ovat paperin kirjoittajia. Zhu Yinghao, tutkijatohtori Fudanin yliopiston fysiikan laitoksella, Peng Di, tohtoriopiskelija Pekingin High Voltage Science Research Centerissä, Zhang Enkang Fudanin yliopiston fysiikan laitokselta, apulaisprofessori Pan Bingying Ocean Universitystä Kiina ja insinööri Chen Xu Kiinan tiedeakatemian fysiikan instituutista ovat ensimmäisiä kirjoittajia.