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科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一高熵合金在超高壓大變形量下穩(wěn)定超導(dǎo)電性

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2018-01-05  來(lái)源:非晶中國(guó)  瀏覽次數(shù):6235
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核心提示:科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一高熵合金在超高壓大變形量下穩(wěn)定超導(dǎo)電性
   高熵合金的概念是20世紀(jì)90年代基于對(duì)大塊非晶合金研究的背景下提出的。高熵合金通常由五種以上等原子比或近等原子比的元素組成,并且每種元素在晶格點(diǎn)陣上呈無(wú)規(guī)則分布構(gòu)成的具有簡(jiǎn)單晶體結(jié)構(gòu)的固溶體,其在熱力學(xué)上表現(xiàn)為混合熵高。高熵合金在多方面表現(xiàn)出優(yōu)異的性能,如突出的比強(qiáng)度、優(yōu)異的高溫機(jī)械性能和低溫?cái)嗔秧g性等,使人們對(duì)其應(yīng)用前景有所期待。近年,在具有體心立方結(jié)構(gòu)的五元高熵合金Ta-Nb-Hf-Zr-Ti中發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)電性,而且在電阻-溫度曲線上表現(xiàn)出獨(dú)特的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變特性。


       最近,中國(guó)科學(xué)院物理研究所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(籌)超導(dǎo)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室郭靜副研究員、博士生王紅紅和孫力玲研究員及合作者與普林斯頓大學(xué)Cava教授研究組合作,對(duì)其提供的高質(zhì)量高熵合金(TaNb)0.67(HfZrTi)0.33樣品的超導(dǎo)電性進(jìn)行了系統(tǒng)的原位超高壓研究。發(fā)現(xiàn)該合金在壓力下具有令人驚奇的穩(wěn)定零電阻的超導(dǎo)電性:在高達(dá)190.6GPa 的壓力范圍內(nèi)能保持其電阻-溫度曲線的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變陡降和清晰的零電阻行為(見(jiàn)下圖),而且在如此大的壓力范圍內(nèi)其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度變化很小。在上海光源完成的高壓同步輻射XRD實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在96GPa的壓力下,樣品的體積被壓縮~28 %,但沒(méi)有發(fā)生結(jié)構(gòu)相變。該項(xiàng)研究結(jié)果表明(TaNb)0.67(HfZrTi)0.33高熵合金超導(dǎo)體在超高壓產(chǎn)生的大變形量下仍能很好的保持其常壓相所具有的超導(dǎo)電性。該發(fā)現(xiàn)不僅豐富了人們對(duì)超導(dǎo)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的了解,也對(duì)超導(dǎo)理論方面完整的理解超導(dǎo)機(jī)制提供了新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。此外,還為滿足對(duì)在超高壓等極端條件下服役的超導(dǎo)材料的潛在需求提供了一種候選合金。

高熵合金(TaNb)0.67(HfZrTi)0.33超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度-壓力相圖(平面圖)和不同壓力下電阻-溫度曲線(側(cè)面圖)。相圖中實(shí)心紅點(diǎn)和綠點(diǎn)為別為兩輪超高壓力下測(cè)得的樣品的零電阻轉(zhuǎn)變溫度。

       該項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在美國(guó)科學(xué)院院刊【PNAS 114(2017)13144】上。Nature對(duì)該項(xiàng)成果在其 Research Highlight 欄目中以 “Super-squeezing can't crush this superconductor's powers” 為題做了報(bào)道。

       該項(xiàng)研究得到了科技部(2017YFA0302900,2016YFA0300300,2017YFA0303103), 基金委(91321207,11427805, U1532267,11604376)和中科院B類先導(dǎo)項(xiàng)目(XDB07020300)的資助。
 
關(guān)鍵詞: 高熵合金 超導(dǎo)電性
 
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