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| Nature刊發(fā)中國海洋大學(xué)科研團隊參與發(fā)現(xiàn)新型高溫超導(dǎo)體研究成果 |
| http://www.netislanduk.com 2024年7月23日 來源：華禹教育網(wǎng) |
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7月17日，中國海洋大學(xué)與復(fù)旦大學(xué)、中國科學(xué)院物理研究所、北京高壓科學(xué)研究中心等團隊的合作研究成果《Superconductivity in pressurized trilayer La4Ni3O10-δ single crystals》在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然》（Nature）在線發(fā)表，Nature同期在“新聞和觀點”（News&Views）專欄對該成果進行了亮點推薦和介紹。中國海大信息科學(xué)與工程學(xué)部物理與光電工程學(xué)院泮丙營副教授為論文的共同第一作者。
超導(dǎo)是一種宏觀量子態(tài)，處于超導(dǎo)態(tài)的物質(zhì)不僅沒有電阻，還表現(xiàn)出完全抗磁性。超導(dǎo)材料可以被應(yīng)用在電力傳輸、醫(yī)學(xué)成像、磁懸浮列車、量子計算等領(lǐng)域，有望引領(lǐng)未來工業(yè)革命。超導(dǎo)應(yīng)用的最大瓶頸是其較低的超導(dǎo)溫度，發(fā)現(xiàn)高溫甚至室溫超導(dǎo)材料是現(xiàn)代物理學(xué)研究的一個“圣杯”，更是科學(xué)界孜孜以求的目標(biāo)。1986年，J.G.Bednorz和K.A.Müller等人合成了銅氧化物高溫超導(dǎo)材料，并迅速引起了研究熱潮，但其高溫超導(dǎo)的微觀機理至今仍不完全明確。幾十年來，科學(xué)家們試圖在其他體系中找到高溫超導(dǎo)的跡象，以更深入了解高溫超導(dǎo)機理之謎。直到2023年，我國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了第二種非常規(guī)高溫超導(dǎo)材料——鎳氧化物超導(dǎo)體La3Ni2O7。在壓力下，La3Ni2O7的超導(dǎo)溫度可達80K。然而，這種材料難以形成體超導(dǎo)，嚴(yán)重限制了對其本征超導(dǎo)性質(zhì)的研究。
中國海洋大學(xué)與復(fù)旦大學(xué)等幾個研究團隊通力合作，發(fā)現(xiàn)了三層鎳氧化物L(fēng)a4Ni3O10單晶中壓力誘導(dǎo)的體超導(dǎo)電性。該研究利用高壓浮區(qū)爐技術(shù)合成出了高質(zhì)量純相La4Ni3O10單晶樣品，并基于金剛石對頂砧技術(shù)產(chǎn)生的超高壓力環(huán)境進行了電輸運和交流抗磁測試。研究發(fā)現(xiàn)，隨壓力和溫度的變化，La4Ni3O10經(jīng)歷了電荷/自旋密度波態(tài)、奇異金屬態(tài)、超導(dǎo)態(tài)和晶格結(jié)構(gòu)相變。在69GPa壓力下，La4Ni3O10的超導(dǎo)臨界溫度可達30K，并且其超導(dǎo)體積分?jǐn)?shù)達到86%，證實了鎳氧化物的體超導(dǎo)特性。
La4Ni3O10單晶樣品（a）、壓力下的相圖（b）及壓力下的零電阻（c）和抗磁性(d)
與具有雙層NiO2面結(jié)構(gòu)的La3Ni2O7相比，La4Ni3O10晶體中具有獨特的三層NiO2面結(jié)構(gòu)，從而使外層和內(nèi)層NiO2面具有不同的化學(xué)環(huán)境，而且它的自旋關(guān)聯(lián)也較強，因此非常適合用于研究層間耦合、電荷轉(zhuǎn)移和自旋漲落等因素在鎳氧化物高溫超導(dǎo)電性形成中的作用，為更嚴(yán)格的微觀理論模型提供關(guān)鍵線索。
論文的共同通訊作者為復(fù)旦大學(xué)趙俊教授、中國科學(xué)院物理研究所郭建剛研究員、北京高壓科學(xué)研究中心曾橋石研究員。復(fù)旦大學(xué)物理學(xué)系博士后朱英浩、北京高壓科學(xué)研究中心博士生彭帝、復(fù)旦大學(xué)物理系張恩康、中國海洋大學(xué)泮丙營副教授、中國科學(xué)院物理研究所陳旭工程師為共同第一作者。
通訊員：王志敏
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-024-07553-3
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