Новости

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Сверхпроводники привлекли большое внимание из-за их огромного прикладного потенциала, и поиск новых высокотемпературных сверхпроводников является усердной целью научного сообщества.

Вечером 17 июля по пекинскому времени результаты исследований команды профессора Чжао Цзюня с кафедры физики Фуданьского университета были опубликованы в последнем выпуске журнала Nature под заголовком «Сверхпроводимость в трехслойных монокристаллах La4Ni3O10-δ под давлением».

Скриншоты результатов исследования. Все изображения в этой статье предоставлены Университетом Фудань.

Команда профессора Чжао Цзюня использовала технологию оптической плавающей зоны высокого давления для успешного выращивания высококачественного монокристаллического образца трехслойного оксида никеля La4Ni3O10, подтвердив индуцированную давлением объемную сверхпроводимость в оксиде никеля, при этом его объемная доля сверхпроводимости достигает 86 %, что означает, что открыт еще один новый тип высокотемпературного сверхпроводника. Исследование также показало, что этот тип материала содержит экзотические металлы и уникальное поведение межслоевого взаимодействия, что открывает людям новую перспективу и платформу для понимания механизма высокотемпературной сверхпроводимости.

Групповое фото членов исследовательской группы Чжао Цзюня (третий слева в первом ряду).

Сверхпроводники относятся к материалам, которые имеют нулевое сопротивление и полностью диамагнитны при определенной температуре перехода. Они могут широко использоваться в таких областях, как передача и хранение энергии, медицинская визуализация, поезда на магнитной подвеске и квантовые вычисления. Они проводят важные научные и технические исследования. приложения. На протяжении многих лет ученые со всего мира проводили различные углубленные исследования явления высокотемпературной сверхпроводимости. Однако после почти четырех десятилетий усилий механизм ее образования все еще остается неразгаданной загадкой.

Важной темой в изучении высокотемпературной сверхпроводимости является поиск новых высокотемпературных сверхпроводников. С одной стороны, люди надеются найти ключ к пониманию механизма высокотемпературной сверхпроводимости с новой точки зрения. С другой стороны, новые материальные системы могут также открыть новые перспективы применения.

В результатах исследования, опубликованных на этот раз журналом Nature, команда Чжао Цзюня успешно синтезировала высококачественный трехслойный монокристаллический образец оксида никеля La4Ni3O10. Образец продемонстрировал нулевое сопротивление и полностью диамагнитный Мейсс ниже критической температуры сверхпроводимости, сверхпроводящего объема. доля достигает 86%, что убедительно доказывает объемные сверхпроводящие свойства оксида никеля.

«Эта объемная доля сверхпроводимости близка к объемной доле купратных высокотемпературных сверхпроводников, что, несомненно, подтверждает объемную сверхпроводимость оксида никеля», — сказал Чжао Цзюнь.

Чжао Цзюнь пришел на факультет физики Фуданьского университета в 2012 году после завершения постдокторской работы в Калифорнийском университете в Беркли. Его исследования сосредоточены на исследованиях рассеяния нейтронов в связанных электронных системах, таких как высокотемпературные сверхпроводники и квантовые магнитные материалы. также занимается крупномасштабным выращиванием высококачественных монокристаллов и измерением их термодинамических и транспортных свойств.

«Прорывы в исследованиях высокотемпературной сверхпроводимости в основном обусловлены экспериментами, особенно открытием новых сверхпроводников. До сих пор существует множество явлений, которые не могут быть полностью объяснены существующими теориями», — сказал Чжао Цзюнь: «Условия роста оксида никеля едины». Кристаллические образцы очень жесткие, необходимо поддерживать высокую температуру и резкий температурный градиент в конкретной среде с высоким давлением кислорода, чтобы добиться стабильного роста монокристаллических образцов. Поскольку окно давления кислорода для формирования фазы невелико, слои оксида никеля имеют множество слоев. компоненты склонны к появлению. Это симбиотическое явление, и в процессе роста легко иметь большое количество дефектов в положениях вершинного кислорода, что может быть причиной низкого содержания сверхпроводимости в оксиде никеля».

Команда использовала технологию оптической плавающей зоны высокого давления для выращивания большого количества образцов и постоянно искала и обобщала правила. После многих неудач они, наконец, успешно синтезировали чистый трехслойный монокристаллический образец оксида никеля La4Ni3O10. Кроме того, команда провела серию нейтронографических и рентгеновских дифракционных измерений, чтобы точно определить структуру решетки, координаты атомов кислорода и содержание материала, и обнаружила, что вершинных кислородных дефектов почти нет.

На основе высококачественных монокристаллических образцов команда и ее коллеги использовали технологию алмазной наковальни, чтобы обнаружить явление нулевого сопротивления сверхпроводимости, вызванное давлением La4Ni3O10. При давлении 69 ГПа критическая температура сверхпроводимости достигает 30К. На основе диамагнитных данных подсчитано, что объемная доля сверхпроводимости этого монокристаллического образца достигает 86%, что подтверждает объемные сверхпроводящие свойства оксида никеля.

Результаты этого исследования также точно отображают сверхпроводящую фазовую диаграмму системы La4Ni3O10 под давлением, проясняя связь между волнами зарядовой плотности/волнами спиновой плотности, сверхпроводимостью, поведением экзотических металлов и фазовыми переходами кристаллической структуры на фазовой диаграмме. Результаты показывают, что сверхпроводимость оксида никеля может иметь другой механизм межслоевой связи, чем купратная сверхпроводимость, что дает важную информацию для изучения электрического механизма сверхпроводимости оксида никеля и обеспечивает основу для изучения порядка спина-заряда и структуры плоских зон. межслоевые корреляции, экзотическое поведение металлов и высокотемпературная сверхпроводимость представляют собой важную платформу для материалов.

На следующем этапе команда Чжао Цзюня продолжит концентрироваться на основных проблемах в области высокотемпературной сверхпроводимости, исследовать внутренние связи и механизмы высокотемпературных сверхпроводников в различных системах, а также понимать и открывать более эффективные высокотемпературные сверхпроводники. .

Чжао Цзюнь, профессор Фуданьского университета, Го Цзянган, научный сотрудник Института физики Китайской академии наук, и Цзэн Цяоши, научный сотрудник Пекинского научно-исследовательского центра высокого напряжения, являются соавторами статьи. Чжу Инхао, научный сотрудник кафедры физики Фуданьского университета, Пэн Ди, докторант Пекинского научно-исследовательского центра высокого напряжения, Чжан Энкан с кафедры физики Фуданьского университета, доцент Пан Бинъин из Китайского океанического университета и инженер Чэнь Сюй из Института физики Китайской академии наук являются соавторами.