Čínští vědci dosáhli rekordu 63 K u niklových supravodičů za běžného tlaku: Otevírají cestu k energetické revoluci

Čínští vědci dosáhli významného milníku v oblasti vysokoteplotních supravodičů, když u niklových materiálů zaznamenali rekordní přechodovou teplotu 63 K (přibližně -210 °C) za běžného atmosférického tlaku.

Čínští vědci dosáhli významného milníku v oblasti vysokoteplotních supravodičů, když u niklových materiálů zaznamenali rekordní přechodovou teplotu 63 K (přibližně -210 °C) za běžného atmosférického tlaku. Tento objev, publikovaný v prestižním časopise Nature, je výsledkem práce týmu Xue Qikuna z Southern University of Science and Technology ve spolupráci s University of Science and Technology of China. Předchozí výzkumy niklových supravodičů často vyžadovaly extrémně vysoké tlaky, což činí současné zjištění obzvláště průlomovým.

Vědci dokázali zvýšit přechodovou teplotu dvouvrstvého niklového materiálu z dřívějších 45 K na 63 K. Kromě toho vytvořili dvě umělé struktury s přechodovými teplotami 50 K a 46 K. K řízení růstu materiálu na atomární úrovni použili techniku zvanou silná oxidační epitaxe atomových vrstev. Tato metoda umožňuje vrstvenou montáž atomových struktur za extrémních oxidačních podmínek, což vedlo k výrobě vysoce kvalitních filmů oxidu niklu se specifickými elektronickými vlastnostmi. Niklové materiály jsou nyní považovány za třetí třídu vysokoteplotních supravodičů, po systémech na bázi mědi a železa.

Tým také identifikoval elektronické rysy spojené s těmito stavy pomocí úhlově rozlišené fotoemisní spektroskopie. Zjistili, že supravodivé vzorky sdílejí odlišnou elektronovou pásovou strukturu v blízkosti Fermiho povrchu, což poskytuje experimentální důkaz pro fyzikální mechanismus těchto materiálů. Tato zjištění propojují atomovou strukturu, elektronické chování a supravodivost, což pomáhá definovat vlastnosti a chování vysokoteplotních supravodičů. Pochopení těchto procesů je klíčové pro vývoj systémů přenosu energie, přesných senzorů a kvantových počítačů.

V souvisejícím vývoji analyzovali vědci tenké filmy materiálu La3Ni2O7, aby určili, jak se v této rodině sloučenin objevuje supravodivost. Měřením vlastností materiálu zkonstruovali fázový diagram, který odhalil „supravodivou kopuli“. Tato zakřivená oblast, kde se supravodivost objevuje a posiluje za specifických podmínek, je podobná vzorům pozorovaným u supravodičů na bázi mědi dopovaných elektrony. Tato podobnost naznačuje, že supravodivost v niklových materiálech může souviset s rekonstrukcí Fermiho povrchu a elektronovou symetrií.

Navrhování materiálů na atomární úrovni nabízí metodu pro vytváření systémů, které umožňují tok elektrického proudu bez odporu. To má široké uplatnění v budoucích energetických a informačních technologiích. Srovnávací studie niklových, měděných a železných materiálů mají pomoci vyřešit mechanismy vysokoteplotní supravodivosti, což by mohlo vést k revolučním změnám v mnoha oblastech.