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我國科研團隊在鎳基超導研究領(lǐng)域取得新突破


(相關(guān)資料圖)

3月14日筆者獲悉,電子科技大學物理學院喬梁教授團隊日前在超導新材料研究領(lǐng)域取得突破,該團隊發(fā)現(xiàn)了無限層鎳氧化物超導體(鎳基超導)超導電性的關(guān)鍵性元素和奇異電子態(tài),為鎳基超導領(lǐng)域的發(fā)展開辟了新思路,相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然》雜志上。

喬梁說,鎳基超導是當前凝聚態(tài)物理的前沿領(lǐng)域,在當前基于銅氧化物的高溫超導(銅基超導)研究陷入瓶頸的情況下,對類銅結(jié)構(gòu)的無限層鎳氧化物超導電性的深入研究,對于揭示高溫超導的本征物理機制和新一代超導技術(shù)的發(fā)展具有重要推動作用。

研究過程中,喬梁團隊通過系統(tǒng)深入的研究,利用極高元素敏感性的飛行時間二次離子質(zhì)譜發(fā)現(xiàn)鎳基超導外延薄膜中存在大量的氫元素,且氫元素自始至終存在于薄膜晶格外延生長和拓撲化學還原的過程。團隊再進一步結(jié)合基于量子力學第一性原理的方法,最終確定了氫元素在材料內(nèi)部的原子占據(jù)位置。

“這表明,氫元素就像一只‘看不見的手’,在無限層結(jié)構(gòu)鎳基氧化外延單晶薄膜的制備過程中悄悄地起到改變費米面電子結(jié)構(gòu)的作用,并在鎳基材料超導電性的產(chǎn)生過程中扮演著關(guān)鍵性角色。”喬梁說,該研究結(jié)果糾正了學界對此類材料電子結(jié)構(gòu)的認識,為理解鎳基超導的物理起源提供了關(guān)鍵信息,也為未來深入理解鎳基超導的相關(guān)物理和材料性能,提供了準確的物理模型。

(a)鎳基超導中氫元素作用的示意圖;(b)二次離子質(zhì)譜實驗結(jié)果,證明氫的存在;(c)氫元素含量的有效調(diào)控。受訪者供圖

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