Эти материалы на основе никеля достигают сверхпроводимости при атмосферном давлении.
Китайские ученые сообщили о создании высокотемпературных сверхпроводников на основе никеля, достигающих температур перехода 63 К, 50 К и 46 К при атмосферном давлении.
В опубликованном в журнале Nature исследовании, проведенном командой Сюэ Цикуня из Южного университета науки и технологий в сотрудничестве с Китайским университетом науки и технологий, подробно описывается повышение температуры фазового перехода двухслойного никелевого материала с 45 К до 63 К.
Исследователи также создали две искусственные структуры с температурами перехода 50 К и 46 К.
Работа при атмосферном давлении отличает эти результаты от предыдущих исследований сверхпроводимости на основе никеля, которые часто требовали условий высокого давления.
Сначала команда разработала специфические последовательности атомной укладки, а затем определила материалы на основе никеля как третий класс высокотемпературных сверхпроводников, вслед за системами на основе меди и железа.
Этот прогресс решает проблему высоких степеней окисления, которые обычно делают рост материала нестабильным в условиях, допускающих сверхпроводимость.
Управление ростом материалов на атомном уровне
Команда использовала метод, называемый эпитаксией атомных слоев с сильным окислением, для управления ростом материала на атомном уровне. Этот метод позволяет послойно собирать атомные структуры в экстремальных условиях окисления.
Контролируя рост таким образом, исследователи получили высококачественные пленки оксида никеля со специфическими электронными свойствами, как сообщает CGTN.
Помимо синтеза материалов, команда выявила электронные характеристики, связанные с этими состояниями, чтобы лучше понять лежащие в их основе физические процессы.
Используя спектроскопию фотоэмиссии с угловым разрешением, исследователи обнаружили, что сверхпроводящие образцы имеют отчетливую электронную зонную структуру вблизи поверхности Ферми. Это можно рассматривать как экспериментальное подтверждение физического механизма действия материалов.
Полученные результаты устанавливают связь между атомной структурой, электронным поведением и сверхпроводимостью, что помогает определить свойства и поведение высокотемпературных сверхпроводников.
Сравнительные исследования материалов на основе никеля, меди и железа призваны помочь в разгадке механизмов высокотемпературной сверхпроводимости. Понимание этих процессов имеет важное значение для разработки систем передачи энергии, прецизионных датчиков и квантовых вычислений.
Применимо к перспективным энергетическим технологиям
Разработка материалов на атомном уровне открывает метод создания систем, позволяющих электрическому току протекать без сопротивления, что применимо к будущим энергетическим и информационным технологиям.
В рамках отдельного исследования ученые проанализировали тонкие пленки материала La3Ni2O7, чтобы определить, как возникает сверхпроводимость в этом семействе соединений.
«Не хватало ключевого элемента головоломки: фазовой диаграммы. Мы хотели выяснить, обладает ли эта двухслойная система «сверхпроводящим куполом» — классическим признаком нетрадиционных высокотемпературных сверхпроводников», — объяснил тогда Юэфэн Ни, один из авторов исследования и профессор Нанкинского университета.
После измерения свойств материала ученые построили фазовую диаграмму, которая выявила сверхпроводящий купол. Это изогнутая область, где сверхпроводимость возникает и усиливается при определенных условиях.
Наличие этого купола аналогично структурам, наблюдаемым в легированных электронами сверхпроводниках на основе меди, или купратах. Это сходство предполагает, что сверхпроводимость в никелатах может быть связана с перестройкой поверхности Ферми и электронной симметрией.
Sourse: interestingengineering.com
