復旦大學團隊發(fā)現新型高溫超導體

中國教育報-中國教育新聞網訊（記者 任朝霞 通訊員 殷夢昊 丁超逸）日前，復旦大學物理學系趙俊教授團隊利用高壓光學浮區(qū)技術成功生長了三層鎳氧化物La4Ni3O10高質量單晶樣品，證實了鎳氧化物中具有壓力誘導的體超導電性，其超導體積分數達到86%。7月17日，相關研究成果發(fā)表于國際學術期刊《自然》（Nature）。

超導體是指在特定轉變溫度之下電阻為零且呈現完全抗磁性的材料，能廣泛應用于電力傳輸和儲能、醫(yī)學成像、磁懸浮列車、量子計算等領域。研究高溫超導的一個重要課題，就是尋找新型高溫超導體。鎳氧化物被認為是實現高溫超導電性的重要候選材料之一。但經過幾十年的研究，人們發(fā)現在鎳氧化物中實現超導電性的條件十分苛刻。

“高溫超導研究的突破大多由實驗、特別是新超導體的發(fā)現驅動，迄今為止還有很多現有理論無法完全解釋的現象?！壁w俊介紹，“鎳氧化物單晶樣品的生長條件十分苛刻，需要在特定的高氧壓的環(huán)境中，保持高溫和尖銳的溫度梯度，才能實現單晶樣品的穩(wěn)定生長。由于成相的氧壓窗口很小，因此容易出現多種成分的鎳氧化物層狀共生的現象，且生長過程中極易出現大量頂點氧位置的缺陷，這可能是鎳氧化物超導含量低的原因。”

團隊不斷尋找總結規(guī)律，中間歷經多次失敗，最終成功合成了純相三層La4Ni3O10鎳氧化物單晶樣品。團隊進一步開展了一系列中子衍射和X射線衍射測量，精確測定了材料的晶格結構和氧原子坐標及含量，發(fā)現其中幾乎沒有頂點氧缺陷。此外，研究還發(fā)現三層鎳氧化物呈現出奇異金屬和獨特的層間耦合行為，為人們理解高溫超導機理提供了新的視角和平臺。