科技日?qǐng)?bào)記者?張夢(mèng)然
日本東京都立大學(xué)研究人員通過(guò)混合兩種材料，創(chuàng)造了一種具有手性晶體結(jié)構(gòu)的新型超導(dǎo)體。新的鉑—銥—鋯化合物在2.2K溫度以下轉(zhuǎn)變?yōu)槌瑢?dǎo)體，使用X射線衍射可觀察到其具有手性晶體結(jié)構(gòu)。該技術(shù)方案有望加速對(duì)新型奇異超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)和理解。相關(guān)論文發(fā)表在最新一期《美國(guó)化學(xué)會(huì)雜志》上。
將非手性超導(dǎo)材料和手性非超導(dǎo)材料以不同的元素比例組合在一起，以產(chǎn)生具有兩者性質(zhì)的新化合物。
圖片來(lái)源：東京都立大學(xué)
科學(xué)家希望了解超導(dǎo)材料的奇異性質(zhì)如何從其結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生，以及如何控制結(jié)構(gòu)以獲得理想的特性。其中一個(gè)有趣的研究進(jìn)展是手性問(wèn)題。許多結(jié)構(gòu)都具有手性，這種性質(zhì)意味著，它們與其鏡像不能重合。而超導(dǎo)體中手性的效應(yīng)可使超導(dǎo)體在高磁場(chǎng)暴露下更加穩(wěn)固。
東京都立大學(xué)團(tuán)隊(duì)此次引入了一種全新的方法尋找手性化合物。他們沒(méi)有梳理化合物列表，而是混合了兩種具有已知物理性質(zhì)的化合物。其中一種是具有超導(dǎo)性但沒(méi)有手性的鉑鋯化合物，另一種是具有手性但沒(méi)有超導(dǎo)性的銥鋯化合物。將兩種化合物以不同的元素比例組合在一起，能有效地“混搭”物理性質(zhì)，從而提出一種同時(shí)具有手性晶體結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)性的新材料。
該團(tuán)隊(duì)首先研究了不同的混合物比例，發(fā)現(xiàn)在大約80%的銥內(nèi)含物中，手性晶體結(jié)構(gòu)的比例在室溫下迅速增加。當(dāng)樣品冷卻到低溫，他們能確認(rèn)高達(dá)85%左右的超導(dǎo)性。這留下了一個(gè)“小窗口”，手性和超導(dǎo)性兩種屬性都可在其中顯現(xiàn)。顯然，他們的新化合物是一種具有手性結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)體。
研究團(tuán)隊(duì)還證實(shí)，超導(dǎo)性是在本體中產(chǎn)生的，而不是從表面產(chǎn)生的。他們的工作展示了“混搭”方法在制造新的奇異超導(dǎo)體方面的潛力。
總編輯圈點(diǎn)：
為什么科學(xué)家致力探索手性結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)體？手性顧名思義，就像我們的左手和右手，雖然看似相同，但其實(shí)并不能重疊為一。手性現(xiàn)象廣泛存在，可以說(shuō)是自然界的基本屬性。而超導(dǎo)性則是物理學(xué)中最受關(guān)注的現(xiàn)象之一。長(zhǎng)期以來(lái)，科學(xué)家們所驗(yàn)證的超導(dǎo)材料都是非手性的，手性和超導(dǎo)性幾乎不在同一材料中被同時(shí)發(fā)現(xiàn)。這對(duì)于超導(dǎo)體的研發(fā)來(lái)說(shuō)，可不是什么好消息，因?yàn)榇蠖鄶?shù)材料都具有手性。而這二者的統(tǒng)一，或?qū)⑹俏磥?lái)創(chuàng)造大幅提高用電效率的超導(dǎo)體的關(guān)鍵。
