我國科研團隊在鎳基超導(dǎo)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(xué)物理學(xué)院喬梁教授團隊日前在超導(dǎo)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(dǎo)體(鎳基超導(dǎo))超導(dǎo)電性的關(guān)鍵性元素和奇異電子態(tài)，為鎳基超導(dǎo)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(dǎo)是當(dāng)前凝聚態(tài)物理的前沿領(lǐng)域，在當(dāng)前基于銅氧化物的高溫超導(dǎo)(銅基超導(dǎo))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(dǎo)電性的深入研究，對于揭示高溫超導(dǎo)的本征物理機制和新一代超導(dǎo)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(dǎo)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?fù)浠瘜W(xué)還原的過程。團隊再進一步結(jié)合基于量子力學(xué)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(dǎo)電性的產(chǎn)生過程中扮演著關(guān)鍵性角色?！眴塘赫f，該研究結(jié)果糾正了學(xué)界對此類材料電子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識，為理解鎳基超導(dǎo)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(dǎo)的相關(guān)物理和材料性能，提供了準(zhǔn)確的物理模型。

(a)鎳基超導(dǎo)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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