安徽
4月8日，國際頂級期刊《自然》刊發(fā)我國超導領(lǐng)域重大成果，南方科技大學量子功能材料全國重點實驗室、物理系聯(lián)合粵港澳大灣區(qū)量子科學中心、清華大學薛其坤—陳卓昱團隊，與中國科學技術(shù)大學沈大偉團隊等合作，通過人工設計原子堆疊序列，成功創(chuàng)制“單層—雙層”與“雙層—三層”兩種新型常壓鎳基氧化物超導材料，標志著我國在高溫超導材料研發(fā)領(lǐng)域取得關(guān)鍵進展。
高溫超導是凝聚態(tài)物理核心前沿，鎳基材料被視為繼銅基、鐵基之后揭示高溫超導機理的第三類關(guān)鍵體系。然而，鎳基超導合成需實現(xiàn)高度氧化狀態(tài)，這與晶格穩(wěn)定生長存在熱力學沖突，長期制約其研發(fā)突破。本次研究精準破解這一核心矛盾，為鎳基超導材料的可控合成開辟了全新路徑。
研究團隊自主研發(fā)“強氧化原子逐層外延”技術(shù)，開辟極端非平衡生長區(qū)間，實現(xiàn)薄膜生長中結(jié)構(gòu)構(gòu)建與充分氧化“一步完成”。這項技術(shù)如同納米尺度的“原子積木搭建”，可按人工設計藍圖精確排列鑭、鐠、鎳等原子，構(gòu)建出高質(zhì)量鎳基氧化物薄膜，為鎳基超導研究提供獨一無二的實驗平臺。
四種鎳基超結(jié)構(gòu)薄膜的晶體結(jié)構(gòu)（上）、電輸運性質(zhì)（中）和費米面拓撲（下）
基于該技術(shù)，團隊合成出單層—雙層、單層—三層、雙層—三層三種全新鎳基超結(jié)構(gòu)材料。
其中，單層—雙層超結(jié)構(gòu)起始轉(zhuǎn)變溫度達50K，雙層—三層超結(jié)構(gòu)達46K，均突破傳統(tǒng)超導理論的“麥克米蘭極限”；
而單層—三層超結(jié)構(gòu)僅呈現(xiàn)金屬性。進一步研究發(fā)現(xiàn)，超導結(jié)構(gòu)中布里淵區(qū)頂角附近的γ能帶費米口袋是決定超導發(fā)生的關(guān)鍵“電子基因”。
本次成果從實驗上明確了原子堆疊構(gòu)型、電子能帶與超導電性的關(guān)聯(lián)，為揭示鎳基高溫超導微觀機制提供了關(guān)鍵實驗證據(jù)。
作為第三類突破常壓“麥克米蘭極限”的高溫超導體系，鎳基材料與銅基、鐵基的對比研究，將為攻克高溫超導這一世紀科學難題提供核心鑰匙，也為未來能源輸運、量子計算等領(lǐng)域的技術(shù)變革奠定科學基石。
特別聲明：以上內(nèi)容(如有圖片或視頻亦包括在內(nèi))為自媒體平臺“網(wǎng)易號”用戶上傳并發(fā)布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
