物理学家发现了第一个非常规超导体，其成分也存在于自然界中

固态化学已经产生了大量具有自然界中未发现的特性的材料。 例如，铜氧化物化合物的高温超导性与天然金属和合金的超导性截然不同，通常被称为非常规超导性。 非常规超导性也存在于其他合成化合物中，例如铁基超导体和重费米子超导体。 物理学家在 艾姆斯国家实验室 在 Rh 的合成样品中发现了非常规超导性的令人信服的证据_{17 号}S₁₅，在自然界中也发现了矿物 米阿斯特。

超导性是指材料可以导电而不损失能量。

超导体的应用包括医疗 MRI 机器、电力电缆和量子计算机。

传统的超导体是众所周知的，但其临界温度较低。

临界温度是材料充当超导体的最高温度。

20 世纪 80 年代，科学家发现了非常规超导体，其中许多具有更高的临界温度。

“所有这些材料都是在实验室中生长的，”艾姆斯国家实验室研究员鲁斯兰·普罗佐罗夫说。

“这一事实导致人们普遍认为非常规超导不是一种自然现象。”

“在自然界中很难找到超导体，因为大多数超导元素和化合物都是金属，并且往往会与氧等其他元素发生反应。”

“镁铝石是一种有趣的矿物，有几个原因，其中之一是其复杂的化学式。”

“直觉上，你认为这是在有针对性的搜索过程中故意产生的东西，它不可能存在于自然界中。 但事实证明确实如此。”

生长铁铝矿晶体是发现结合极高熔点元素（如 Rh）和挥发性元素（如 S）的化合物的更大努力的一部分。

艾姆斯国家实验室和爱荷华州立大学的物理学家保罗·坎菲尔德教授说：“与纯元素的性质相反，我们已经掌握了这些元素混合物的使用，可以在最小蒸气压下实现晶体的低温生长。” 。

“这就像找到一个隐藏的钓鱼洞，里面充满了又大又肥的鱼。 在 Rh-S 系统中我们发现了三种新的超导体。”

“并且，通过详细的测量，我们发现镁铁矿是一种非常规的超导体。”

研究人员使用三种不同的测试来确定镁铝矿超导性的性质。

主要测试称为伦敦穿透深度。 它决定了弱磁场可以从表面穿透超导体块体的距离。

在传统的超导体中，该长度在低温下基本恒定。

然而，在非常规超导体中，它随温度线性变化。

该测试表明，三亚铁矿具有非常规超导体的特性。

该团队进行的另一项测试是在材料中引入缺陷。

“这项测试是他的团队在过去十年中采用的标志性技术。 它涉及用高能电子轰击材料，”普罗佐罗夫博士说。

“这个过程将离子从其位置上剔除，从而在晶体结构中产生缺陷。”

“这种无序会导致材料临界温度的变化。”

传统的超导体对非磁紊乱不敏感，因此该测试显示临界温度没有变化或变化很小。

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。 它还影响材料的临界磁场。

在米阿赛特中，科学家们发现临界温度和临界磁场的表现与非常规超导体中的预测一致。

研究非常规超导体可以提高科学家对其工作原理的理解。

“这很重要，因为揭示非常规超导背后的机制是超导体经济合理应用的关键，”普罗佐罗夫博士说。

这一发现被报道在 纸 在日记中 通讯材料。

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H·金 等人。 2024. 铁镁矿 Rh17S15 的节点超导性。 通用材料 5、17； DOI：10.1038/s43246-024-00456-w