發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)材料一直是全球科學(xué)家競(jìng)逐的目標(biāo)。近期我國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種新鎳基超導(dǎo)體，創(chuàng)下了該類(lèi)材料超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度的最高紀(jì)錄。該成果12月3日凌晨在線發(fā)表于國(guó)際期刊《自然》。
圖為掃描電鏡拍攝的鎳基超導(dǎo)體樣品。（科研團(tuán)隊(duì)供圖）
超導(dǎo)是指某些材料在特定溫度以下，電阻突然消失且能排斥磁場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)電流無(wú)損傳輸?shù)默F(xiàn)象。此次開(kāi)發(fā)的新型超導(dǎo)材料屬于鎳酸鹽體系，是繼銅基、鐵基超導(dǎo)體之后的第三類(lèi)非常規(guī)高溫超導(dǎo)體。然而這類(lèi)材料的合成與性能測(cè)量都很困難。
為了制備高質(zhì)量的鎳酸鹽晶體，科學(xué)家放棄了傳統(tǒng)的制備法，選擇了被稱(chēng)作常壓熔劑法的方法，得到了更純凈、結(jié)構(gòu)均一性更好的晶體；并通過(guò)化學(xué)成分的設(shè)計(jì)，帶來(lái)了“化學(xué)壓力”，從而減少了層錯(cuò)與結(jié)構(gòu)缺陷。生長(zhǎng)出的單晶樣品質(zhì)量很高，這為其超導(dǎo)性質(zhì)的研究奠定了基礎(chǔ)。
此外，在高壓條件下確定材料是否超導(dǎo)也極富挑戰(zhàn)。科研人員必須在比頭發(fā)絲還小的單晶樣品上同時(shí)確定材料的兩種特性：一種是零電阻，即電流在材料內(nèi)流動(dòng)完全不受阻礙；另一種是完全抗磁，即磁場(chǎng)完全無(wú)法進(jìn)入材料內(nèi)部。科研團(tuán)隊(duì)通過(guò)創(chuàng)新開(kāi)發(fā)出等靜水壓高壓電阻與磁測(cè)量探測(cè)技術(shù)，能夠在極端條件下保持單晶的結(jié)構(gòu)完整性與本征特性，確認(rèn)了該鎳酸鹽樣品是一種超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)96K（-177.15℃）的高溫超導(dǎo)體。
該研究由北京高壓科學(xué)研究中心的曾橋石研究員團(tuán)隊(duì)與山東大學(xué)的張俊杰教授團(tuán)隊(duì)合作完成。“這是鎳基超導(dǎo)材料首次逼近‘百K超導(dǎo)’，為探索更高溫超導(dǎo)材料奠定了重要基礎(chǔ)。”曾橋石說(shuō)。隨著科學(xué)家在高溫超導(dǎo)領(lǐng)域不斷突破，常溫下實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)有望從科幻走入現(xiàn)實(shí)。（記者 張漫子）
編輯：梁堃
責(zé)編：韓巍