Neuer Nickel-Supraleiter aus China erreicht 63 K ohne extremen Druck

Wissenschaftler in China berichteten von nickelbasierten Hochtemperatur-Supraleitern, die unter Umgebungsdruck Übergangstemperaturen von 63 K, 50 K und 46 K erreichen.

Die Studie von Xue Qikun’s Team an der Southern Univ Wissenschaftler in China berichteten von nickelbasierten Hochtemperatur-Supraleitern, die unter Umgebungsdruck Übergangstemperaturen von 63 K, 50 K und 46 K erreichen.

Die Studie von Xue Qikun’s Team an der Southern University of Science and Technology in Zusammenarbeit mit der University of Science and Technology of China, veröffentlicht in Nature, beschreibt die Steigerung der Übergangstemperatur eines bilayer nickelbasierten Materials auf 63 K gegenüber zuvor 45 K.

Die Forscher schufen außerdem zwei künstliche

Die Forscher schufen außerdem zwei künstliche Strukturen mit Übergangstemperaturen von 50 K und 46 K.

Der Betrieb unter Umgebungsdruck unterscheidet diese Ergebnisse von früheren Forschungen zu nickelbasiertem Supraleitern, die oft Hochdruckumgebungen erforderten.

Das Team entwickelte zunächst spezifische atomare Stapelsequenzen und identifizierte dann nickelbasierte Materialien als eine dritte Klasse von Hochtemperatur-Supraleitern, nach kupfer- und eisenbasierten Systemen.

Schutzschichten und Lichtabsorption

Dieser Fortschritt adressiert die Anforderung hoher Oxidationszustände, was typischerweise das Materialwachstum unter Bedingungen, die für Supraleitung geeignet sind, instabil macht.

Steuerung des Materialwachstums auf atomarer Skala Das Team verwendete eine Technik namens starke Oxidations-Atomlagenepitaxie, um das Materialwachstum auf atomarer Skala zu steuern. Diese Methode ermöglicht die Schicht-für-Schicht-Assemblierung atomarer Strukturen unter extremen Oxidationsbedingungen.

Durch die Steuerung des Wachstums auf diese Weise produzierten die Forscher hochqualitative Nickeloxidfilme mit spezifischen elektronischen Eigenschaften, wie von CGTN berichtet. Über die Materialsynthese hinaus identifizierte das Team elektronische Merkmale, die mit diesen Zuständen verbunden sind, um die zugrunde liegende Physik besser zu verstehen.

Mithilfe der winkelaufgelösten Photoemissionsspektroskopie fanden die

Mithilfe der winkelaufgelösten Photoemissionsspektroskopie fanden die Forscher heraus, dass supraleitende Proben eine ausgeprägte elektronische Bandstruktur nahe der Fermi-Fläche aufweisen. Dies könnte als experimenteller Beweis für den physikalischen Mechanismus der Materialien angenommen werden.

Die Ergebnisse stellen einen Zusammenhang zwischen atomarer Struktur, elektronischem Verhalten und Supraleitung her, was hilft, die Eigenschaften und Verhaltensweisen von Hochtemperatur-Supraleitern zu definieren.

Vergleichende Studien von nickel-, kupfer- und eisenbasierten Materialien sollen helfen, die Mechanismen der Hochtemperatur-Supraleitung zu lösen.

Das Verständnis dieser Prozesse ist relevant

Das Verständnis dieser Prozesse ist relevant für die Entwicklung von Energieübertragungssystemen, Präzisionssensoren und Quantencomputern. Anwendbar für zukünftige Energietechnologien.

Die Gestaltung von Materialien auf atomarer Ebene bietet eine Methode zur Erzeugung von Systemen, die den elektrischen Strom ohne Widerstand fließen lassen, was für zukünftige Energie- und Informationstechnologien anwendbar ist.

In einer separaten Entwicklung haben Forscher dünne Filme des Materials La3Ni2O7 analysiert, um zu bestimmen, wie die Supraleitung in dieser Familie von Verbindungen entsteht.

„Ein wichtiges Puzzleteil fehlte: das Phasendiagramm.“

„Ein wichtiges Puzzleteil fehlte: das Phasendiagramm.“ „Wir wollten sehen, ob dieses Bilayer-System einen ‚supraleitenden Bogen‘ aufweist – das klassische Kennzeichen unkonventioneller Hoch-Tc-Supraleiter“, erklärte Yuefeng Nie, einer der Autoren der Studie und Professor an der Nanjing University, damals.

Nachdem die Wissenschaftler die Eigenschaften des Materials gemessen hatten, konstruierten sie ein Phasendiagramm, das einen supraleitenden Bogen offenbarte. Dies ist ein gekrümmter Bereich, in dem die Supraleitung unter spezifischen Bedingungen auftritt und stärker wird.

Die Präsenz dieses Bogens ähnelt Mustern, die in elektronendotierten Kupfer-basierten Supraleitern, oder Cupraten, gesehen wurden. Diese Ähnlichkeit deutet darauf hin, dass die Supraleitung in Nickelaten mit der Fermi-Flächen-Rekonstruktion und der elektronischen Symmetrie zusammenhängen könnte.