ニュース

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

超伝導体はその応用可能性が非常に大きいため多くの注目を集めており、新しい高温超伝導体を発見することは科学界の熱心な目標です。

北京時間7月17日夜、復旦大学物理学科の趙軍教授のチームの研究結果が、「加圧三層La4Ni3O10-δ単結晶における超伝導」というタイトルでネイチャー最新号に掲載された。

研究結果のスクリーンショット この記事のすべての写真は復旦大学から提供されました。

Zhao Jun教授のチームは、高圧光学浮遊ゾーン技術を使用して、3層酸化ニッケルLa4Ni3O10高品質単結晶サンプルの成長に成功し、酸化ニッケルが圧力誘起バルク超電導性を有し、その超電導体積分率が86%に達することを確認した。これは、別の新しいタイプの高温超伝導体が発見されたことを意味します。この研究では、この種の材料がエキゾチックな金属と独特の層間結合挙動を示し、高温超伝導のメカニズムを理解するための新たな視点とプラットフォームを提供することも判明した。

趙軍（前列左から3人目）研究チームメンバーの集合写真

超伝導体とは、抵抗がゼロで、特定の転移温度下で完全に反磁性になる材料を指し、送電やエネルギー貯蔵、医療画像処理、リニアモーターカー、量子コンピューティングなどの分野で広く使用できます。アプリケーションの価値。長年にわたり、世界中の科学者が高温超伝導現象についてさまざまな形で詳細な研究を行ってきましたが、40年近くの努力にもかかわらず、その形成メカニズムは依然として未解決の謎です。

高温超伝導の研究における重要なテーマは、新しい高温超伝導体の探索です。一方で、人々は高温超伝導のメカニズムを新たな視点から理解するための手がかりを見つけることを望んでいますが、その一方で、新しい材料系は新たな応用の可能性をもたらす可能性もあります。

今回Natureが発表した研究結果では、Zhao Jun氏のチームは高品質の三層酸化ニッケルLa4Ni3O10単結晶サンプルの合成に成功し、そのサンプルは超伝導臨界温度である超伝導体積以下で抵抗がゼロで完全に反磁性を示した。この割合は 86% に達しており、これは酸化ニッケルのバルク超電導特性を強く証明しています。

「この超電導体積分率は銅酸化物高温超電導体の体積分率に近く、間違いなく酸化ニッケルのバルク超電導性を裏付けるものである。」とZhao Jun氏は述べた。

Zhao Jun は、カリフォルニア大学バークレー校で博士研究員としての研究を終えた後、2012 年に復旦大学物理学科に来ました。彼の研究は、高温超伝導体や量子磁性材料などの関連電子システムに関する中性子散乱研究に焦点を当てています。また、大規模で高品質の単結晶の成長とその熱力学および輸送特性の測定にも取り組んでいます。

「高温超伝導研究の進歩は主に実験、特に新しい超伝導体の発見によってもたらされます。これまでのところ、既存の理論では完全に説明できない現象がたくさんあります。」と趙軍氏は述べた。結晶サンプルは非常に過酷であり、単結晶サンプルの安定した成長を実現するには、特定の高酸素圧力環境で高温と鋭い温度勾配を維持する必要があります。相形成のための酸素圧力ウィンドウが小さいため、複数の酸化ニッケル層が形成されます。これは共生現象であり、成長過程で頂点酸素位置に多数の欠陥が発生しやすく、これが酸化ニッケルの超電導含有量が低い理由である可能性があります。」

研究チームは、高圧光学浮遊ゾーン技術を利用して多数のサンプルを成長させ、何度も失敗を繰り返しながらルールを探索しまとめ、最終的に純相三層La4Ni3O10酸化ニッケル単結晶サンプルの合成に成功した。さらに、研究チームは一連の中性子回折とX線回折測定を実施し、材料の格子構造と酸素原子座標と含有量を正確に決定し、頂点酸素欠陥がほとんどないことを発見した。

高品質の単結晶サンプルに基づいて、研究チームと共同研究者は、ダイヤモンドアンビル技術を使用して、La4Ni3O10 の圧力によって引き起こされる超電導ゼロ抵抗現象を発見しました。69 GPa の圧力下では、超電導臨界温度は 30K に達します。反磁性データに基づいて、この単結晶サンプルの超電導体積分率は 86% もの高いと推定され、酸化ニッケルのバルク超電導特性が確認されました。

また、本研究の成果は、圧力下におけるLa4Ni3O10系の超伝導状態図を精緻に描写し、状態図における電荷密度波/スピン密度波、超伝導性、エキゾチック金属の挙動、結晶構造の相転移との関係を明らかにしました。この結果は、酸化ニッケル超伝導体が銅酸化物超伝導体とは異なる層間結合機構を持っている可能性があることを示しており、これは酸化ニッケル超伝導体の電気機構に関する研究に重要な洞察を提供し、スピン秩序-電荷秩序とフラットバンド構造を探求するための基礎を提供する。層間相関、エキゾチックな金属挙動と高温超伝導間の複雑な相互作用は、重要な材料プラットフォームを提供します。

次のステップでは、Zhao Jun氏のチームは引き続き高温超伝導の分野の主要な問題に焦点を当て、さまざまなシステムにおける高温超伝導体の固有の接続とメカニズムを調査し、より高性能な高温超伝導体を理解して発見する予定です。 。

復旦大学教授のZhao Jun氏、中国科学院物理研究所研究員Guo Jiangang氏、北京高電圧科学研究センター研究員Zeng Qiaoshi氏が論文の共同連絡著者となっている。復丹大学物理学科博士研究員のZhu Yinghao氏、北京高電圧科学研究センターの博士課程学生Peng Di氏、復丹大学物理学科のZhang Enkang氏、海洋大学のPan Bingying准教授中国と中国科学院物理研究所のエンジニア Chen Xu が共同筆頭著者です。