berita

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Superkonduktor telah menarik banyak perhatian karena potensi penerapannya yang besar, dan menemukan superkonduktor suhu tinggi yang baru adalah tujuan yang rajin dari komunitas ilmiah.

Pada malam tanggal 17 Juli waktu Beijing, hasil penelitian tim Profesor Zhao Jun dari Departemen Fisika Universitas Fudan diterbitkan dalam edisi terbaru Nature dengan judul “Superkonduktivitas dalam kristal tunggal La4Ni3O10-δ trilayer bertekanan”.

Tangkapan layar hasil penelitian. Semua gambar dalam artikel ini disediakan oleh Universitas Fudan.

Tim Profesor Zhao Jun menggunakan teknologi zona mengambang optik bertekanan tinggi untuk berhasil menumbuhkan sampel kristal tunggal berkualitas tinggi La4Ni3O10 oksida nikel tiga lapis, mengonfirmasi superkonduktivitas massal yang diinduksi tekanan dalam oksida nikel, dengan fraksi volume superkonduktornya mencapai 86%, yang berarti superkonduktor suhu tinggi jenis baru lainnya telah ditemukan. Studi ini juga menemukan bahwa jenis material ini menunjukkan logam eksotis dan perilaku penggandengan antar lapisan yang unik, memberikan perspektif dan platform baru bagi orang-orang untuk memahami mekanisme superkonduktivitas suhu tinggi.

Foto bersama anggota tim peneliti Zhao Jun (ketiga dari kiri di barisan depan).

Superkonduktor mengacu pada bahan yang memiliki resistansi nol dan sepenuhnya diamagnetik pada suhu transisi tertentu. Bahan ini dapat digunakan secara luas di berbagai bidang seperti transmisi daya dan penyimpanan energi, pencitraan medis, kereta maglev, dan komputasi kuantum aplikasi.nilai. Selama bertahun-tahun, para ilmuwan dari seluruh dunia telah melakukan berbagai bentuk penelitian mendalam terhadap fenomena superkonduktivitas suhu tinggi, namun setelah hampir empat dekade melakukan upaya, mekanisme pembentukannya masih menjadi misteri yang belum terpecahkan.

Topik penting dalam studi superkonduktivitas suhu tinggi adalah pencarian superkonduktor suhu tinggi baru. Di satu sisi, orang berharap menemukan petunjuk untuk memahami mekanisme superkonduktivitas suhu tinggi dari perspektif baru. Di sisi lain, sistem material baru juga dapat memberikan prospek penerapan baru.

Dalam hasil penelitian yang dirilis oleh Nature kali ini, tim Zhao Jun berhasil mensintesis sampel kristal tunggal nikel oksida La4Ni3O10 tiga lapis berkualitas tinggi. Sampel tersebut menunjukkan resistansi nol dan Meiss sepenuhnya diamagnetik di bawah suhu kritis superkonduktor, volume superkonduktor fraksi mencapai 86%, yang membuktikan dengan kuat sifat superkonduktor massal oksida nikel.

"Fraksi volume superkonduktor ini mendekati superkonduktor suhu tinggi cuprate, yang tidak diragukan lagi menegaskan superkonduktivitas massal oksida nikel."

Zhao Jun datang ke Departemen Fisika Universitas Fudan pada tahun 2012 setelah menyelesaikan pekerjaan pascadoktoralnya di Universitas California, Berkeley. Penelitiannya berfokus pada penelitian hamburan neutron pada sistem elektronik terkait seperti superkonduktor suhu tinggi dan material magnetik kuantum juga terlibat dalam kristal tunggal berskala besar dan berkualitas tinggi. Pertumbuhan sampel dan pengukuran sifat termodinamika dan transportasinya.

“Terobosan dalam penelitian superkonduktivitas suhu tinggi sebagian besar didorong oleh eksperimen, terutama penemuan superkonduktor baru. Sejauh ini, banyak fenomena yang tidak dapat sepenuhnya dijelaskan oleh teori yang ada.” Zhao Jun berkata, “Kondisi pertumbuhan oksida nikel tunggal sampel kristal sangat keras, maka perlu untuk mempertahankan suhu tinggi dan gradien suhu yang tajam dalam lingkungan tekanan oksigen tinggi tertentu untuk mencapai pertumbuhan sampel kristal tunggal yang stabil Karena jendela tekanan oksigen untuk pembentukan fase kecil, lapisan oksida nikel dengan banyak komponen cenderung muncul. Ini adalah fenomena simbiosis, dan mudah untuk memiliki sejumlah besar cacat pada posisi oksigen puncak selama proses pertumbuhan, yang mungkin menjadi alasan rendahnya kandungan superkonduktor oksida nikel.”

Tim menggunakan teknologi zona mengambang optik bertekanan tinggi untuk menumbuhkan sejumlah besar sampel dan terus-menerus mencari dan merangkum aturannya. Setelah banyak kegagalan, mereka akhirnya berhasil mensintesis sampel kristal tunggal nikel oksida La4Ni3O10 fase tiga lapis murni. Selain itu, tim melakukan serangkaian pengukuran difraksi neutron dan difraksi sinar-X untuk secara akurat menentukan struktur kisi dan koordinat atom oksigen serta kandungan material, dan menemukan bahwa hampir tidak ada cacat oksigen titik.

Berdasarkan sampel kristal tunggal berkualitas tinggi, tim dan kolaborator menggunakan teknologi landasan berlian untuk menemukan fenomena resistansi nol superkonduktor yang disebabkan oleh tekanan La4Ni3O10. Di bawah tekanan 69 GPa, suhu kritis superkonduktor mencapai 30K. Diperkirakan berdasarkan data diamagnetik bahwa fraksi volume superkonduktor dari sampel kristal tunggal ini mencapai 86%, yang menegaskan sifat superkonduktor massal oksida nikel.

Hasil penelitian ini juga secara halus menggambarkan diagram fase superkonduktor sistem La4Ni3O10 di bawah tekanan, memperjelas hubungan antara gelombang kerapatan muatan/gelombang kerapatan putaran, superkonduktivitas, perilaku logam eksotik, dan transisi fase struktur kristal dalam diagram fase. Hasilnya menunjukkan bahwa superkonduktivitas nikel oksida mungkin memiliki mekanisme kopling antar lapisan yang berbeda dari superkonduktivitas cuprate, yang memberikan wawasan penting ke dalam penelitian tentang mekanisme listrik superkonduktivitas nikel oksida dan memberikan dasar untuk mengeksplorasi urutan muatan-putaran dan struktur pita datar. korelasi antar lapisan, perilaku logam eksotik, dan superkonduktivitas suhu tinggi memberikan platform material yang penting.

Pada langkah berikutnya, tim Zhao Jun akan terus fokus pada isu-isu utama di bidang superkonduktivitas suhu tinggi, mengeksplorasi hubungan intrinsik dan mekanisme superkonduktor suhu tinggi dalam sistem yang berbeda, serta memahami dan menemukan superkonduktor suhu tinggi berkinerja lebih tinggi .

Zhao Jun, seorang profesor di Universitas Fudan, Guo Jiangang, seorang peneliti di Institut Fisika, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, dan Zeng Qiaoshi, seorang peneliti di Pusat Penelitian Sains Tegangan Tinggi Beijing, adalah penulis makalah ini. Zhu Yinghao, rekan postdoctoral di Departemen Fisika di Universitas Fudan, Peng Di, seorang mahasiswa doktoral di Pusat Penelitian Sains Tegangan Tinggi Beijing, Zhang Enkang dari Departemen Fisika di Universitas Fudan, Associate Professor Pan Bingying dari Ocean University of China , dan Insinyur Chen Xu dari Institut Fisika, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, adalah penulis pendamping pertama.