-
友情链接:
自荷兰物理学家海克·昂内斯(Heike Onnes)于 1911 年发现汞的超导性以来,超导材料因其具备零电阻和十足抗磁性等特有的物理特质,一直以来广受怜惜。百年间,不少科学家齐试图合成高温超导材料,并解释超导气候。
1957 年,三位好意思国物理学家约翰·巴丁(John Bardeen)、利昂·N·库珀(Leon N. Cooper) 和约翰·罗伯特·施里弗(John Robert Schrieffer)三东谈主发表论文,初度从微不雅上揭开了超导电性的玄机。该表面以三东谈主名字的首字母定名,称之为 BCS 表面,凭借此他们三东谈主被授予 1972 年诺贝尔物理学奖。
BCS 表面建筑 7 年后,第一个氧化物超导体钛酸锶也被发现,尽管钛酸锶的超导临界温度仅有 0.35K,但它的趣味趣味相等瑕玷,这是第一个有别于传统金属或合金的超导体材料。钛酸锶和大部分陶瓷材料不异,一般情况下齐是绝缘体,仅有在掺杂金属之后智力导电,很难设想这类材料也能完竣超导。
巧合的发现也让科学家们运行想考——除了金属以外,超导材料是否还有别的选项?谜底是信赖的。
随后,铋氧化物、钌氧化物等多半具有氧八面体或四面体结构的氧化物超导体材料被欺压发现。尽管许多材料在低温下齐能完竣超导,但临界温度频频齐低于 30K,这意味着超导的大规模期骗依旧相等艰辛。
苏格兰物理学家威廉·约翰·麦克米兰(William John Macquorn Rankine)等东谈主更是推测超导体的滚动温度不会进步 40K,即约零下 233 摄氏度,这个温度也被称之为“麦克米兰极限”。一技艺,超导材料的究诘似乎堕入了瓶颈。
西甲投注网站1986 年,来自 公司的工程师约翰内斯·格奥尔格·贝德诺尔茨()和卡尔·亚历山大·米勒(Karl Alexander Muller)发现了第一个铜氧化物超导体系,临界温度在 30K 隔邻,这比之前发现的超导材料的临界温度要高许多,宇宙各地超导规模的究诘者们纷纷跟进,试图合成更高临界温度的铜氧化物超导材料。不久之后,两东谈主共同得到 1987 年诺贝尔物理学奖。
那时科学家们最大的但愿,即是寻找液氮温区的高温超导材料。液氮是一种很容易制备的工业原料,完竣液氮温区的低温比较于更低的温度,老本上要低许多,这意味着超导材料的工业期骗成为了可能。在包括中国科学家在内的重大国度科学家的起劲下,欧博注册官网铜氧化物超导体系的临界滚动温度被晋升至了 90K 以上。
然而,铜氧化物超导材料中的高温超导电性无法用电声子耦合机制来加以解释,因此这类材料也被分歧为相等规超导材料,其机理成为近 40 年来物理学中最蹙迫的前沿科常识题之一。东谈主们也一直在寻找其他具有较高妙导滚动温度的相等规超导材料。
2008 年,临界温度进步 40K 的铁氧化物超导材料被发现,成为了第二类打破“麦克米兰极限”的高温超导材料家眷,其块材最高妙导滚动温度为 55K,但于今尚未能打破液氮温区,这极大驱散了它的期骗远景。镍和铁属于本族元素,化学性质相似,因此镍氧化物亦然究诘者们的要点怜惜对象。
普京娱乐城2019 年,好意思国斯坦福大学团队在 Nd0.8Sr0.2NiO2 材料中完竣了超导电性,临界温度约为 15K。在该薄膜材料中,镍离子接近 +1 价,其电子排布与 +2 价铜离子邻近。是以究诘东谈主员觉得其超导机理可能与铜氧化物超导材料相似。然而,该材料体系中超导电性的出现要求较为刻毒,当今东谈主们仅在薄膜样品中发现 20K 以下的超导电性,在压力调控下也未能进步 40K。
直到 2023 年 7 月 12 日,中山大学物理学院锤真金不怕火团队在 Nature 发表了题为《高压下镍氧化物在 80K 隔邻的超导性特征》()的论文。
17日,成功连任新一届世界田联主席的塞巴斯蒂安·科接受了中央广播电视总台记者的采访,他对中国田径项目的发展表示了充分认可。
开云骰宝皇冠客服飞机:@seo3687图 | 筹谋论文(开端:Nature)
中山大学物理学院副究诘员、博士究诘生霍梦五是共归并作,中山大学锤真金不怕火和清华大学锤真金不怕火担任共同通信作家。
该遵循报谈了一种镍氧化物单晶在 14GPa 压力下出现 80K 傍边的超导电性,这是继 20 世纪 80 年代发现铜氧化物高温超导体之后,再次在氧化物材料中不雅测到液氮温区超导电性。
www.konservativen.com龙虎斗图 | La3Ni2O7 高压下的超导电性与结构相图(开端:Nature)
技艺拨回 2020 岁首,那时课题组运行通过高压浮区法孕育镍氧化物单晶样品,并在镍氧化物体材料中探索超导电性。他们通过两年多的技艺摸索出 La3Ni2O7 体系单晶样品的孕育要求,在外洋上领先报谈了单晶样品的孕育和物感性质,发现其中可能存在电荷密度波序的实考据据。这种材料中 Ni 的平均价态为 2.5 价,孕育氧压范围窄,一般难以合成高质料单晶样品。
皇冠体育图 | La3Ni2O7 单晶样品常压下的电阻、磁化率、比热及磁化强度随磁场变化联系。数据披露在 110K 和 153K 存在两个可能的相变温度(开端:Nature)
究诘中,他们对 La3Ni2O7 单晶样品高压下的电学输运性质进行了洽商。发现该材料电阻在 80K 傍边有涌现的下落,80K 以上存在线性电阻。通过改换传压介质、修订高压测试措施,在电阻测量中不雅察到超导滚动的把柄。以上电阻举止均与铜氧化物超导电性高度相似,基本细目存在超导电性的零电阻效应。
在 25.2GPa 压力下,磁化率在 77K 以下涌现出现抗磁信号。由此不错解说 La3Ni2O7 单晶样品在进步 14GPa 的压力下出现了 80K 傍边的高温超导电性。
图 | La3Ni2O7 单晶样品高压下的电阻、抗磁性及超导上临界磁场拟合(开端:Nature)
图 | La3Ni2O7 高压下的同步放射测量及结构分析(开端:Nature)
总体来讲,当今第二个参加液氮温区的相等规超导材料。镍氧化物高温超导电性的发现具有蹙迫趣味趣味,这无疑会促进高温超导机理究诘的发展,并推进东谈主们发现新的具有更高临界温度的高温超导材料。
参考尊府:
1.Sun, H., Huo, M., Hu, X. et al. Signatures of superconductivity near 80 K in a nickelate under high pressure. Nature (2023). https://doi.org/10.1038/s41586-023-06408-7
运营/排版:何晨龙