我国科学家发现全新高温超导体

发布时间:2023-07-18 14:25:33       分享:0


       新闻来源:中国线缆网


      7月12日,国际期刊《自然》刊登中山大学教授王猛团队主导的科学成果:首次发现一种在液氮温区压力下超导的镍氧化物超导体。这是继铜氧化物之后,科学家发现的第二种在液氮温区超导的全新材料,也是我国科研人员在高温超导领域取得的一项突破性成果,有望推动破解高温超导机理,使设计和预测高温超导材料成为可能,实现更广泛更大规模的产业化应用。



“生长这根几厘米长的料棒,我们花了两年多的时间。”在中山大学物理学院实验室,王猛指着橱柜里看似不起眼的黑色料棒说。


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       这件高温超导新材料单晶样品,此前在王猛团队自主搭建的高压实验研究平台以及华南理工大学、中国科学院物理研究所、北京同步辐射装置的实验研究中,已确定在压力下转变为液氮温区的高温超导体,超导转变温度高达80K(约零下192.15摄氏度)。理论方面,团队则与清华大学教授张广铭、中山大学教授姚道新合作指出了一种导致高温超导的可能因素。




       在此之前,铜氧化物是唯一在液氮温区超导的固体材料。该成果在审稿阶段于科研论文预印平台公布后,即引起了凝聚态物理研究领域的关注,在国际上成为研究热点,在一个月左右的时间里已有10余篇相关理论和实验工作相继公布。王猛团队的论文也得到了《自然》审稿人的高度评价,认为它“具有突出重要性”,是“开创性发现”。


       自1911年科学家首次发现汞的零电阻现象之后,人类在超导领域的研究已历百年,但时至今日,这仍是一个充满发现与挑战的领域。超导材料具有零电阻、抗磁性,在医疗、电力、能源、交通、信息、量子计算、精密测量等方面已有重要应用,比如地月距离高精度测量用的就是超导单光子探测技术,量子计算用的是超导量子比特,以及医院里常见的核磁共振成像仪等。但超导电性往往在40K以下的温度发生,严重限制了超导材料的应用。


      因此,科学家们不断追求发现超导转变温度进入液氮温区的超导材料。液氮廉价而易得,进入液氮温区,意味着更容易达到超导条件,在应用方面具有更大潜力。


       1986年,瑞士科学家率先发现一种在35K超导的铜氧化物,后经多国科学家共同努力将超导转变温度提高到了77K(即进入液氮温区)以上。如今,新的高温超导材料体系被中国科学家发现,这为世界超导研究开辟了新领域。


       “科学家在铜氧化物超导电性研究中掌握了很多实验现象和规律,然而与高温超导的因果关系无法确定。”张广铭认为,镍氧化物超导体具有不同于铜氧高温超导体的晶体结构和电子结构,今后科学家可以在这一新的材料体系中进行研究,使设计和预测高温超导材料成为可能。


    “目前,该单晶样品需要在14吉帕压力下才能实现超导,我们团队正在攻关,希望生长出在常压下液氮温区超导的镍氧化物超导体。”王猛说。



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