新的設(shè)計(jì)策略可以幫助改進(jìn)層狀超導(dǎo)材料

東京城市大學(xué)的科學(xué)家創(chuàng)造了一種新型的層狀超導(dǎo)材料，其導(dǎo)電層由鉍，銀，錫，硫和硒制成。導(dǎo)電層具有四個(gè)不同的子層。通過引入更多的元素，他們能夠?qū)崿F(xiàn)無與倫比的可定制性和更高的“臨界溫度”，在該溫度以下可以觀察到超導(dǎo)性，這是超導(dǎo)體研究的關(guān)鍵目標(biāo)。他們的設(shè)計(jì)策略可以應(yīng)用于設(shè)計(jì)新的和改進(jìn)的超導(dǎo)材料。

曾經(jīng)是學(xué)術(shù)界的好奇心，超導(dǎo)體現(xiàn)在處于真正的技術(shù)創(chuàng)新的最前沿。日常MRI機(jī)器，用于治療的粒子加速器中都可以看到超導(dǎo)磁體，更不用說目前正在建造的連接?xùn)|京和名古屋的新型中央新干線磁懸浮列車。近來，已經(jīng)研究了一種全新的“層狀”超導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其由超導(dǎo)和絕緣的二維晶體層的交替層組成。尤其是，鑒于該系統(tǒng)具有創(chuàng)造超高效熱電器件的潛力和全新的“高溫”超導(dǎo)材料類別，該系統(tǒng)的可定制性引起了人們的特別關(guān)注。

東京都立大學(xué)水口佳一副教授領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組最近創(chuàng)造了一種基于硫化鉍的層狀超導(dǎo)體。他們的工作已經(jīng)揭示了新穎的熱電特性和升高的“臨界溫度”，在該溫度以下可以觀察到超導(dǎo)性。現(xiàn)在，他們與山梨大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)合作，采用了該系統(tǒng)的多層版本，該系統(tǒng)的導(dǎo)電層由四個(gè)原子層組成，并開始交換出少量不同種類的原子，以研究材料如何變化。

從導(dǎo)電層開始他們用鉍，銀和硫制成，試圖用某些銀代替錫。通過改變銀的含量，他們能夠?qū)⑴R界溫度從0.5K提高到2.0K以上。有趣的是，他們發(fā)現(xiàn)這伴隨著其電阻率在明顯更高的溫度下消失的現(xiàn)象。盡管尚不清楚其背后的原因，但很明顯，添加錫已顯著改變了材料的電子結(jié)構(gòu)。此外，他們采用了最佳的鉍，銀，硫和錫的組合，并用部分硫代替了硒，這是一種已知的改進(jìn)方法，可以改善其原始硫化鉍材料的超導(dǎo)性能。他們不僅將臨界溫度進(jìn)一步提高到3.0K，

通過改變層的組成和層數(shù)，該團(tuán)隊(duì)相信他們即將實(shí)現(xiàn)新的，定制的基于硫化鉍的超導(dǎo)材料的自底向上工程。