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我國開發出水熱法鐵基超導材料

作者: 2014年12月30日 來源: 瀏覽量:
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12月21日,國家納米技術與工程研究院傳出消息,我國納米技術領域取得了重大突破,中國科技大學陳仙輝教授研究組利用水熱法成功研發出一種新型納米材料——鐵基超導材料,其超導轉變溫度高達40K以上,突破

    12月21日,國家納米技術與工程研究院傳出消息,我國納米技術領域取得了重大突破,中國科技大學陳仙輝教授研究組利用水熱法成功研發出一種新型納米材料——鐵基超導材料,其超導轉變溫度高達40K以上,突破了麥克米蘭極限溫度。這是我國首次利用水熱法發現FeSe類新型高溫超導材料,有望結束超導材料長期依賴從美國、日本進口的歷史。

  超導,全稱為超導電性,指的是某些材料在溫度降低到某一臨界溫度,或超導轉變溫度以下時,電阻突然消失的現象,具備這種特性的材料稱為超導體。物理學家麥克米蘭根據傳統理論計算斷定,超導體的轉變溫度一般不能超過40K(約-233℃),這個溫度也被稱為麥克米蘭極限溫度。鐵基高溫超導體是目前凝聚態物理領域的研究熱點,其機理還沒有得到完全的理解,FeSe類超導體以其諸多獨特的性質被認為是研究鐵基超導機理的理想材料體系。

  中國科技大學陳仙輝教授研究組首次利用水熱反應方法成功發現了超導轉變溫度40K以上的新的FeSe類超導材料(Li0.8Fe0.2)OHFeSe。該材料由FeSe層和(Li0.8Fe0.2)OH層沿c方向交替堆垛而成,FeSe層與(Li0.8Fe0.2)OH層之間由極其微弱的氫鍵相連。他們還與美國國家標準技術研究所中子研究中心的黃清鎮博士等幾個研究組合作,通過結合X射線衍射、中子散射和核磁共振3種技術手段精確地確定了該新材料的晶體結構。

  據了解,研究人員還發現,該結構中嚴重畸變的FeSe4四面體有利于超導,這與FeAs類超導體中完美的FeAs4四面體有利于超導完全不同。比熱、磁化率和核磁共振數據表明該新超導材料在低溫8.5K存在反鐵磁序,并與超導電性共存。同時,該新超導體所具有的高超導轉變溫度、空氣中穩定等優點為進一步的實驗研究確定了方向,也為探索鐵基高溫超導的內在機制提供了理想的材料體系。


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  五獲諾獎的超導材料

  在超導研究的歷史上,已經有10人獲得了5次諾貝爾獎,其研究價值舉足輕重。目前,超導的機理以及全新超導體的探索是納米技術領域最重要的前沿問題。同時,超導材料在石油化工、信息通信、能源存儲、交通運輸、生物醫學和航空航天等領域有著重大的應用前景,受到業界的廣泛關注。

  分析人士表示,目前超導市場的潛在規模高達2000億元。其核心超導材料占比30%~40%,市場規模800億元左右。我國超導材料主要從美國和日本進口,價格昂貴,約占超導應用產品成本的50%。從整個產業鏈價值來看,超導材料占超導設備成本40%~50%。從盈利空間來講,超導材料盈利空間最強,毛利率在50%左右。超導行業的發展將對超導材料產生巨大需求。

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