據悉,來自東京都立大學的研究人員已成功研發出由BiS2和高熵稀土合金氟氧化物所組成、在同一結晶位置含5種稀土(RE)元素的新型超導體。新型超導體材料與不含高熵合金組分的材料相比,可在更寬的晶格參數范圍內保持超導性。該工作為今后新型分層超導體的研發提供了新思路,也對未來發展高溫超導體起到了關鍵作用。
超導體對一系列激動人心的應用意義重大。比如,零電阻率可保證電力傳輸無損耗和電磁鐵的強大性能。面臨的挑戰是發現一種能在更高溫度下還能保持接近常溫下的特性。盡管近年來對此投入了大量精力,并且也取得了許多突破,但學者們仍在尋找有效策略以求創造出新型超導材料。
策略之一是利用具有分子結構的分層材料。該分層材料由交替超導層和作為絕緣間隔物的“阻擋層”所組成。由東京都立大學物理系副教授YizikazuMizuguchi領導的研究小組,探索出設計絕緣層的一個重要方向。他們將5種不同的稀土(RE)元素:鑭、鈰、鐠、釹和釤進行結合后,在阻擋層中形成了“高熵合金”。近年來高熵合金因其良好的韌性、抗疲勞性、延展性及諸多其他顯著的物理性能,引起了學者們的廣泛關注。
該團隊所研發出的新型材料含有不同比例的稀土元素(10%至30%),呈現出較強的超導性能。尤其是當阻擋層包含高熵合金時,分子結構中具有相同周期的材料在較高溫度下表現出超導相變。他們認為高熵合金有助于穩定超導層的晶體結構。
該工作的重要意義并不局限于他們目前所展示的新型材料。鑒于存在大量與稀土氧化物相容的超導層,這一創新可為今后新型革命性超導材料的新戰略開辟了道路。 |