notizia

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

I superconduttori hanno attirato molta attenzione grazie al loro enorme potenziale applicativo e la scoperta di nuovi superconduttori ad alta temperatura è un obiettivo diligente della comunità scientifica.

La sera del 17 luglio, ora di Pechino, i risultati della ricerca del team del professor Zhao Jun del Dipartimento di Fisica dell’Università di Fudan sono stati pubblicati nell’ultimo numero di Nature con il titolo “Superconduttività nei cristalli singoli pressurizzati tristrato La4Ni3O10-δ”.

Schermate dei risultati della ricerca Tutte le immagini in questo articolo sono fornite dall'Università di Fudan.

Il team del professor Zhao Jun ha utilizzato la tecnologia della zona flottante ottica ad alta pressione per far crescere con successo un campione di cristallo singolo di alta qualità di ossido di nichel La4Ni3O10 a tre strati, confermando che l'ossido di nichel ha una superconduttività di massa indotta dalla pressione e la sua frazione volumetrica superconduttiva raggiunge l'86%, il che significa che è stato scoperto un altro nuovo tipo di superconduttore ad alta temperatura. Lo studio ha anche scoperto che questo tipo di materiale presenta metalli esotici e un comportamento unico di accoppiamento tra gli strati, fornendo una nuova prospettiva e piattaforma affinché le persone possano comprendere il meccanismo della superconduttività ad alta temperatura.

Foto di gruppo dei membri del gruppo di ricerca di Zhao Jun (terzo da sinistra in prima fila).

I superconduttori si riferiscono a materiali che hanno resistenza pari a zero e sono completamente diamagnetici a una temperatura di transizione specifica. Possono essere ampiamente utilizzati in campi come la trasmissione di potenza e lo stoccaggio di energia, l'imaging medico, i treni maglev e l'informatica quantistica valore delle applicazioni. Nel corso degli anni, scienziati di tutto il mondo hanno condotto varie forme di ricerca approfondita sul fenomeno della superconduttività ad alta temperatura. Tuttavia, dopo quasi quattro decenni di sforzi, il suo meccanismo di formazione è ancora un mistero irrisolto.

Un argomento importante nello studio della superconduttività ad alta temperatura è la ricerca di nuovi superconduttori ad alta temperatura. Da un lato si spera di trovare indizi per comprendere il meccanismo della superconduttività ad alta temperatura da una nuova prospettiva, dall’altro nuovi sistemi materiali possono anche offrire nuove prospettive applicative.

Nei risultati della ricerca pubblicati questa volta da Nature, il team di Zhao Jun ha sintetizzato con successo un campione di cristallo singolo di ossido di nichel La4Ni3O10 a tre strati di alta qualità. Il campione ha mostrato resistenza zero e Meiss completamente diamagnetico al di sotto della temperatura critica superconduttiva, il volume superconduttore la frazione raggiunge l'86%, il che dimostra fortemente le proprietà superconduttrici dell'ossido di nichel.

"Questa frazione di volume superconduttore è vicina a quella dei superconduttori cuprati ad alta temperatura, il che conferma senza dubbio la superconduttività complessiva dell'ossido di nichel", ha affermato Zhao Jun.

Zhao Jun è arrivato al Dipartimento di Fisica dell'Università di Fudan nel 2012 dopo aver completato il suo lavoro post-dottorato presso l'Università della California, Berkeley. La sua ricerca si concentra sulla ricerca sulla diffusione dei neutroni su sistemi elettronici correlati come superconduttori ad alta temperatura e materiali magnetici quantistici si è inoltre impegnato nella crescita di cristalli singoli su larga scala e di alta qualità e nella misurazione delle loro proprietà termodinamiche e di trasporto.

"Le scoperte nella ricerca sulla superconduttività ad alta temperatura sono per lo più guidate da esperimenti, in particolare dalla scoperta di nuovi superconduttori. Finora, ci sono molti fenomeni che non possono essere completamente spiegati dalle teorie esistenti", ha detto Zhao Jun: "Le condizioni di crescita dell'ossido di nichel sono singole". I campioni di cristallo sono molto duri, è necessario mantenere una temperatura elevata e un forte gradiente di temperatura in un ambiente specifico ad alta pressione di ossigeno per ottenere una crescita stabile dei campioni a cristallo singolo. Poiché la finestra di pressione dell'ossigeno per la formazione della fase è piccola, gli strati di ossido di nichel sono multipli È un fenomeno simbiotico ed è facile che si verifichino numerosi difetti nelle posizioni di vertice dell'ossigeno durante il processo di crescita, il che potrebbe essere la ragione del basso contenuto superconduttore di ossido di nichel.

Il team ha utilizzato la tecnologia della zona flottante ottica ad alta pressione per coltivare un gran numero di campioni e ha costantemente cercato e riassunto le regole. Dopo molti fallimenti, hanno finalmente sintetizzato con successo un campione monocristallino di ossido di nichel La4Ni3O10 a tre strati in fase pura. Inoltre, il team ha effettuato una serie di misurazioni di diffrazione di neutroni e di diffrazione di raggi X per determinare con precisione la struttura del reticolo, le coordinate atomiche dell’ossigeno e il contenuto del materiale, e ha scoperto che non c’erano quasi difetti di ossigeno nei vertici.

Sulla base di campioni di cristallo singolo di alta qualità, il team e i collaboratori hanno utilizzato la tecnologia dell’incudine di diamante per scoprire il fenomeno della resistenza zero superconduttiva indotto dalla pressione di La4Ni3O10. Sotto una pressione di 69 GPa, la temperatura critica del superconduttore raggiunge i 30K. Si stima, sulla base dei dati diamagnetici, che la frazione di volume superconduttiva di questo campione a cristallo singolo raggiunga l'86%, confermando le proprietà superconduttive dell'ossido di nichel.

I risultati di questa ricerca descrivono anche delicatamente il diagramma di fase superconduttore del sistema La4Ni3O10 sotto pressione, chiarendo la relazione tra onde di densità di carica/onde di densità di spin, superconduttività, comportamento esotico dei metalli e transizioni di fase della struttura cristallina nel diagramma di fase. I risultati mostrano che la superconduttività dell'ossido di nichel può avere un meccanismo di accoppiamento interstrato diverso dalla superconduttività del cuprato, che fornisce importanti spunti nella ricerca sul meccanismo elettrico della superconduttività dell'ossido di nichel e fornisce una base per esplorare l'ordine di carica e di spin e la struttura a banda piatta. le correlazioni tra gli strati, le interazioni complesse tra comportamenti metallici esotici e la superconduttività ad alta temperatura forniscono un'importante piattaforma di materiali.

Nella fase successiva, il team di Zhao Jun continuerà a concentrarsi sulle principali questioni nel campo della superconduttività ad alta temperatura, esplorerà le connessioni intrinseche e i meccanismi dei superconduttori ad alta temperatura in diversi sistemi e comprenderà e scoprirà superconduttori ad alta temperatura ad alte prestazioni .

Zhao Jun, professore all'Università di Fudan, Guo Jiangang, ricercatore presso l'Istituto di fisica, Accademia cinese delle scienze, e Zeng Qiaoshi, ricercatore presso il Centro di ricerca scientifica sull'alta tensione di Pechino, sono gli autori corrispondenti dell'articolo. Zhu Yinghao, ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Fudan, Peng Di, studente di dottorato presso il Centro di ricerca scientifica sull'alta tensione di Pechino, Zhang Enkang del Dipartimento di Fisica dell'Università di Fudan, il professore associato Pan Bingying dell'Università dell'Oceano di China e l’ingegnere Chen Xu dell’Istituto di fisica dell’Accademia cinese delle scienze sono i co-autori.