記者25日從中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院了解到，中科院強磁場科學(xué)中心科研人員近期研發(fā)出一種新型高質(zhì)量單晶體。這種材料的超導(dǎo)性能高達91.5%，且在空氣中十分穩(wěn)定，在10特斯拉到35特斯拉磁場區(qū)間出現(xiàn)了周期性的量子振蕩信號，證明其存在拓撲保護表面態(tài)。

　　拓撲超導(dǎo)態(tài)是物質(zhì)的一種新狀態(tài)，有別于傳統(tǒng)的超導(dǎo)體，拓撲超導(dǎo)體的表面存在厚度約1納米的受拓撲保護的無能隙的金屬態(tài)，內(nèi)部則是超導(dǎo)體。如果把一個拓撲超導(dǎo)體一分為二，新的表面又自然出現(xiàn)一層厚度約1納米的受拓撲保護的金屬態(tài)。這種奇特的拓撲性質(zhì)使得拓撲超導(dǎo)體被認為是永遠不會出錯的量子計算機的理想材料。

　　近年來，全球科學(xué)家對尋找拓撲超導(dǎo)材料表現(xiàn)出極大的興趣。但此前一些研究成果超導(dǎo)性能不高，在空氣中不穩(wěn)定，限制了對拓撲超導(dǎo)電性的進一步研究。

　　在中國科學(xué)院強磁場科學(xué)中心研究小組利用高溫熔融法，成功地把堿土金屬元素鍶(Sr)插入到典型的拓撲絕緣體材料硒化鉍(Bi2Se3)中，獲得了高質(zhì)量的拓撲超導(dǎo)單晶體。這種材料超導(dǎo)性能高達91.5%。研究人員將該材料放置于空氣中長達4個月時間，發(fā)現(xiàn)該材料的超導(dǎo)性質(zhì)沒有發(fā)生變化，說明其在空氣中十分穩(wěn)定。

　　研究人員利用穩(wěn)態(tài)強磁場實驗裝置五號水冷磁體對這種單晶體是否存在拓撲性質(zhì)進行了研究，發(fā)現(xiàn)該材料在10特斯拉到35特斯拉磁場區(qū)間出現(xiàn)了周期性的量子振蕩信號，通過對該振蕩信號進行分析，研究人員給出了這個體系存在拓撲保護的表面態(tài)的證據(jù)。這些結(jié)果表明這種單晶體是研究拓撲超導(dǎo)電性的理想材料。

　　這項研究得到了國家重點基礎(chǔ)研究計劃、國家自然科學(xué)基金和中國科學(xué)院合肥大科學(xué)中心科學(xué)研究項目支持。成果近期發(fā)表在《美國化學(xué)會志》上。（作者：蔡敏）