新方法誘導非超導材料產生超導性同時可讓超導體性能更強應用更廣

2020-11-26 科學技術部

    美國休斯頓大學官網10月30日發布公告稱，該校德克薩斯超導中心科學家發表在《美國科學院院刊》上的最新研究稱，他們能誘導非超導材料產生超導性，還可增強超導材料的超導性能，拓展其應用範圍。

    該中心華裔科學家朱經武和他的團隊利用界面組裝技術，誘導非超導材料鈣鐵砷複合物界面表現出超導性，提供了發現高溫超導體（即在更高溫度表現出超導性）的全新方法。上世紀70年代，科學家們首次提出「兩種不同材料交界處可誘導出超導性」的理論，但一直沒有獲得實驗證明。之前也有一些實驗試圖證明這一理論，但始終無法排除高壓和化學摻雜的幹擾，而新研究驗證了這一有著30多年歷史的理論。朱經武解釋道：「我們的研究非常清晰地證明，反鐵磁性層與金屬層之間的交界面能被誘導出超導性，從而把普通常見的非超導複合物轉變成超導體。」

    為了驗證這一概念，朱經武團隊選擇了未經化學摻雜的鈣鐵砷複合物，在常壓下先加熱到350攝氏度，再進行退火處理。退火是一種熱處理工藝，通常將材料加熱到一定溫度，保持足夠時間，再以適當速度冷卻。在退火過程中，鈣鐵砷形成兩個不同的相層，退火時間越長，兩個相層融合交界得越多。雖然兩個相層都沒有表現出超導性，但他們在交界處探測到超導性。

    超導性應用領域非常廣泛，如可以利用超導材料提高發電效率，降低燃料用量；用途最廣的當屬醫用核磁共振領域。但超導性往往需要製冷到絕對零度，從而提高了技術成本，阻礙了普及應用。而新研究可以讓科學家開發出各種更便宜高效的超導材料，找到能在較高溫度表現出超導性的超導體。

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