發現破紀錄性能 TMD 超導材料,超導轉變溫度達 11.6 K

作者 | 發布日期 2024 年 01 月 23 日 16:54 | 分類 材料 , 自然科學 line share follow us in feedly line share
發現破紀錄性能 TMD 超導材料,超導轉變溫度達 11.6 K


中國科學家帶來新型超導材料革命性發現,其獨特晶格結構刷新過渡金屬硫化物超導體新紀錄,轉變溫度達 11.6 K,使超導體研究取得重大進展。

過渡金屬二硫屬化物(TMD)材料因表現出超導電性、二維半導體、拓樸量子物態等優勢,在催化、儲能、積體電路等領域擁有廣泛應用前景,是目前材料學界投入研究的明星材料。

TMD 材料關鍵特徵為二維結構大原子間的相互作用,如二碲化鎢(WTe2)表現出反常巨磁阻和超導性,但 TMD 超導體的超導轉變溫度相對較低,限制其潛在用途。

近日,中國科學院合肥物質院強磁場科學中心低功耗量子材料團隊、中國科學院理化技術研究所團隊合作,利用穩態強磁場實驗裝置(Steady High Magnetic Field Facility,SHMFF)在過渡族金屬硫化物超導電性研究取得重要進展。

研究團隊在二硒化鈮(NbSe 2)材料的凡德瓦接面處插入 InSe 2,成功製備出化學式為 (InSe 2 ) x NbSe 2、具獨特晶格結構的新型超導材料。

研究人員透過 X 射線衍射、高分辨能譜分析等方法確定該材料結構(見下圖),發現 (InSe 2 ) x NbSe 2 樣品超導轉變溫度在環境壓力下高達 11.6 K,比原始二硒化鈮超導轉變溫度高 60%。

▲ (InSe2)x NbSe2 超導體的晶格結構與超導轉變溫度。(Source:中國科學院合肥物質院強磁場科學中心

新材料在常壓下超導轉變溫度超越所有 TMD 超導體,且表現出相當高的臨界電流密度;進一步測量該材料臨界電流密度達 8.2×10 5 A/cm 2,和銅氧化物、鐵基超導體相媲美,表明該材料具重要應用價值,推進了超導研究、性能更好的高溫超導體研究進展。

論文發表在《美國化學會期刊》。

(首圖來源:pixabay