首次对新型镍酸超导体进行了详细的电子研究

时间:2020-01-22 16:41 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

首次对新型镍酸超导体进行了详细的电子研究

去年发现的第一种有明显超导迹象的氧化镍材料,引发了全球科学家的一场竞赛,以寻找更多的超导材料。这种材料的晶体结构类似于铜氧化物,即铜酸盐,它保持着在相对高温和正常压力下无损耗导电的世界纪录。但是它的电子的行为方式是一样的吗?

这些问题的答案将有助于促进新型非常规超导体的合成,以及它们在电力传输、运输和其他应用领域的应用,同时也将有助于解释铜酸盐的工作原理——经过30多年的研究,铜酸盐的工作原理仍然是个谜。

在今天发表在《自然材料》杂志上的一篇论文中,由美国能源部SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的科学家领导的一个小组报告了对超导镍氧化物(或称镍酸盐)电子结构的首次详细研究。科学家们使用了两种技术,共振非弹性x射线散射(RIXS)和x射线吸收光谱(XAS),获得了关于镍酸盐电子结构的第一个完整的图像——基本上是电子的排列和行为,这决定了材料的性质。

铜酸盐和镍酸盐都是二维薄片,与其他元素(如稀土离子)分层。当这些薄片被冷却到一定温度以下,它们的自由流动电子的密度就会被调整,这一过程被称为“掺杂”。

铜是预掺杂的“基态”绝缘体,这意味着它们的电子不能移动。掺杂后的电子可以自由移动,但它们大多局限于铜层,很少穿过中间的稀土层到达它们的铜层邻居。

但研究小组发现,在镍酸盐中,情况并非如此。未掺杂的化合物是一种具有自由流动电子的金属。此外,中间的层实际上把电子贡献给了镍金属薄片,创造了一种三维的金属状态,这与在铜金属中所看到的非常不同。

这是一种全新的过渡金属氧化物的基态,例如铜酸盐和镍酸盐,研究人员说。这为超导电性的产生以及如何在此体系和其他化合物中优化超导电性的实验和理论研究开辟了新的方向。

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