铼金属的超导转移温度可通过“打磨”提高

2016-11-100阅读0

  日本九州工业大学、九州大学、兵库县立大学、产业技术综合研究所(产综研)2016年11月4日宣布,已在物理层面上查明,铼金属的超导转移温度可在导入“剪切应变”之后提高至本来值的约两倍。这种现象可以解释为,在“剪切应变”作用下,晶体的最小重复单位“单位晶胞”的体积增加,电子晶格相互作用随着电子状态的变化而增加。

  

高压扭转加工法

  (摘自九州大学的发布资料)

  以提高超导转移温度为目标的研究之一是高压力实验。在用柔软物体覆盖超导体的状态下施加应力,使各向同性应力(静水压力)发挥作用,使结构发生变形,从而使电子状态发生变化。施加较高压力时,物体一般会因“剪切应变”而导致结晶性变差,因此,要想进行高质量压力实验,如何减小“剪切应变”是非常重要的。关于铼金属,虽然早在1968年时就已发现,剩余应变会对超导产生影响,但此前一直没有详细调查这一现象。

  此次通过以高压扭转加工法对铼金属系统性施加“剪切应变”的物性实验,成功使超导转移温度提高到了无应变状态时的约两倍。而且还实验性地追踪了此时的超导特性和晶体结构,并根据晶体结构数据计算出了电子状态,发现“在剪切应变导致组织变得微细时,单位晶胞的体积发生膨胀,这引起了电子状态的变化,使得电子晶格相互作用增大,超导转移温度因此而提高”。

  并且,此次还对比了24万个大气压的高压扭转加工法的超导转移温度最高值与使用普通的砂纸导入应变(也就是进行打磨)时的超导转移温度,发现后者的超导转移温度更高,这证明,对于铼金属而言,“打磨”因素(剪切应变)比加压因素有效得多。宏观层面上电子波函数相位一致的超导现象,因采用破坏结构组织的材料工学方法(很小的“剪切应变”)而获得了很高的稳定性,可以说这颠覆了物质科学的常识,开拓出了提高超导转移温度的全新研究方法。

  此次的研究成果已于2016年11月4日刊登在了英国科学期刊《自然》的姐妹期刊《科学报告》(Scientific Reports)上。(特约撰稿人:工藤 宗介)

  (全文完)