即可构建成性能出色的零电阻超导体
栏目:行业动态 发布时间:2020-01-22 20:02
数十年以来,新材料石墨烯一直都是研究人员心中的小超人,不论其导电性、热传导性还是韧性,都是新材料领域中的佼佼者。最近,科研人员发现并证实:石墨烯可通过旋转实现超导...

  数十年以来,新材料石墨烯一直都是研究人员心中的“小超人”,不论其导电性、热传导性还是韧性,都是新材料领域中的佼佼者。最近,科研人员发现并证实:石墨烯可通过旋转实现超导。这一新发现将势必给“小超人”戴上一顶“超神”的光环了。

  据《物理世界》杂志发布的公报说,麻省理工学院等机构研究人员通过将两层自然状态下的二维石墨烯材料相堆叠,并控制两层间的扭曲角度,当扭曲角度达到被称为“魔角”的1.1°时,石墨烯层中的电子能带结构不再对称,这一体系会表现出绝缘体的特性。而如果利用电场在石墨烯上吸附电子,即可构建成性能出色的零电阻超导体。尽管该系统仍需被冷却至-271.45℃,但结果表明,它可像已知的高温超导体那样导电。

  当今制造量子计算机原型的最先进技术是基于超导器件。“魔角”石墨烯超晶格可为我们提供一种新型的电可调超导体,它们或许有一天会在量子计算和信息技术中被利用。

  准晶体,从1982年被以色列材料科学家谢赫德曼发现,到逐渐为科学界所接受并认可,经历了数十年的曲折。近日,研究人员首次发现了一种超导准晶体,在晶体学界掀起了新的波澜。

  由日本名古屋大学、丰田工业大学、丰田理化学研究所组成的一个研究团队,研究了一种由铝、锌和镁组成的合金。一般说来,晶体状态都被认为具有超导性。然而,铝锌镁合金的结构取决于这三种元素的比例。该研究团队发现,铝的占比对这种合金的性能有着至关重要的影响。在保持镁含量不变的情况下,当铝含量降低至合金的15%时,超导的临界温度将会降低至0.05K左右,此时,该合金就变成了准晶体结构。

  自从第一个准晶体被发现以来,有的物理学家就曾提出过设想——准晶体中可能存在超导性。现在,这一设想终于被发现并证实,将可能助推超导新材料的产生。

  超导体只能在其临界温度以下才能进入超导态,且通常不可逆磁场越强,该超导体在磁场下承载无损耗电流的能力就越强。受这两个因素制约,现有的氧化物超导材料很难进入大规模应用。近日,超导学界发明了一种绿色无毒的新材料,有望打破这一局面。

  由于很多临界温度超过-173.15℃的超导体都具有毒性元素,因此南京大学物理学院的闻海虎教授团队,近几年特别关注怎样用无毒性元素取代这些毒性元素,同时使得不可逆磁场仍然较强。基于多年来对铜氧化物超导体不可逆磁场和临界电流问题的深入研究与认识,该团队利用高温高压合成技术,制备了一种无毒性的铜氧化合物超导体,其临界温度约为-157.15℃。通过仔细的电阻和磁化性质测量,表明该超导体在液氮温度及以上的温区,具有迄今为止最高的不可逆磁场。

  目前,该材料是在高压下合成的,电阻和磁化结果是在常压下测量的,表明其在常压下是极其稳定的,这为其应用提供了可能。