矿物形式的非常规超导体发现
矿物形式的非常规超导体发现
科技日报记者 张佳欣
美国艾姆斯国家实验室科学家发现了第一种非常规超导体，其化学成分在自然界中也能找到。密硫铑矿是自然界中仅有的4种在实验室培养后可作为超导体的矿物之一。研究表明，它的性质类似于高温超导体。这一发现进一步加深了科学家对超导性的理解，有望在未来带来更可持续、更经济的基于超导体的技术。
研究人员培育的密硫铑矿晶体。图片来源：美国能源部艾姆斯国家实验室
20世纪80年代，科学家发现了非常规超导体，其中许多超导体的临界温度比传统超导体要高得多。人们普遍认为，非常规超导电性不是一种自然现象。
密硫铑矿是一种有趣的矿物，其中一个原因是其复杂的化学式（Rh17S15）。它结合了极高熔点元素（如Rh）和挥发性元素（如S）。
基于此，研究人员合成了高质量的密硫铑矿晶体。在Rh-S系统中，他们发现了3种新的超导体。通过详细测量，他们进一步发现密硫铑矿是一种非常规的超导体。
研究团队使用3种不同的测试方法来确定密硫铑矿的超导电性。主要的测试指标为“伦敦渗透深度”，它决定了弱磁场能从表面穿透超导体块体的距离。在传统的超导体中，这个长度在低温下基本恒定。然而，在非传统超导体中，它随温度线性变化。这项测试表明，密硫铑矿具有非传统超导体的行为。
另一项测试是在材料中引入缺陷，包括用高能电子轰击材料。这个过程将离子从其位置击出，从而在晶体结构中产生缺陷。这种无序会导致材料的临界温度发生变化。测试还发现，非常规超导体对无序具有很高的敏感性，引入缺陷会改变或抑制临界温度，也会影响材料的临界磁场。总之，在这一非常规超导体中，临界温度和临界磁场的行为都与预测的一致。
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