科技日報北京3月14日電 (記者張佳欣)美國艾姆斯國家實驗室科學家發(fā)現(xiàn)了第一種非常規(guī)超導體,其化學成分在自然界中也能找到。密硫銠礦是自然界中僅有的4種在實驗室培養(yǎng)后可作為超導體的礦物之一。研究表明,它的性質類似于高溫超導體。這一發(fā)現(xiàn)進一步加深了科學家對超導性的理解,有望在未來帶來更可持續(xù)、更經濟的基于超導體的技術。
20世紀80年代,科學家發(fā)現(xiàn)了非常規(guī)超導體,其中許多超導體的臨界溫度比傳統(tǒng)超導體要高得多。人們普遍認為,非常規(guī)超導電性不是一種自然現(xiàn)象。
密硫銠礦是一種有趣的礦物,其中一個原因是其復雜的化學式(Rh17S15)。它結合了極高熔點元素(如Rh)和揮發(fā)性元素(如S)。
基于此,研究人員合成了高質量的密硫銠礦晶體。在Rh-S系統(tǒng)中,他們發(fā)現(xiàn)了3種新的超導體。通過詳細測量,他們進一步發(fā)現(xiàn)密硫銠礦是一種非常規(guī)的超導體。
研究團隊使用3種不同的測試方法來確定密硫銠礦的超導電性。主要的測試指標為“倫敦滲透深度”,它決定了弱磁場能從表面穿透超導體塊體的距離。在傳統(tǒng)的超導體中,這個長度在低溫下基本恒定。然而,在非傳統(tǒng)超導體中,它隨溫度線性變化。這項測試表明,密硫銠礦具有非傳統(tǒng)超導體的行為。
另一項測試是在材料中引入缺陷,包括用高能電子轟擊材料。這個過程將離子從其位置擊出,從而在晶體結構中產生缺陷。這種無序會導致材料的臨界溫度發(fā)生變化。測試還發(fā)現(xiàn),非常規(guī)超導體對無序具有很高的敏感性,引入缺陷會改變或抑制臨界溫度,也會影響材料的臨界磁場??傊谶@一非常規(guī)超導體中,臨界溫度和臨界磁場的行為都與預測的一致。(來源:科技日報)
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