南京大学成功合成新型无毒铜氧化物超导材料

近期，南京大学物理学院的闻海虎教授团队，利用德国Max Voggenreiter（沃根瑞特）LP1000-540/50型高温高压压机，采用高温高压合成技术，成功制备出了一种无毒铜氧化物（nontoxiccuprate）超导材料：(Cu,C)Ba₂Ca₃Cu₄O_11+d，其超导临界温度（Tc）高达116K。进一步的分析发现，该超导体在液氮温度及以上温区，具有迄今为止最高的不可逆磁场（irreversibility magnetic field），具有广阔的潜在应用前景。

该工作于2018年9月28日在线发表在《科学》子刊《科学•进展》Science Advances 4, eaau0192(2018)。

在超导材料的磁场-温度相图上，不可逆线Hirr(T)反映无损耗电流传输的边界。只有在不可逆线以下的温度和磁场，超导体才可以承载一定的超导电流。通常不可逆磁场越高，超导体在强磁场下承载无损耗电流的能力越强，潜在应用价值越高。另一方面，超导体只有在临界温度以下才能进入超导状态，超导临界温度越高应用价值越大，实际应用中通常需要Tc高于液氮沸点温度（77.3K）。

在铜氧化物家族中，就有一些超导体的超导临界温度高于77.3K，如Y-系, Bi-系, Tl-系和Hg-系等。但其中，Hg、Tl有毒，应用严重受限；Y-系超导体临界温度和不可逆磁场均较高，但很难制备出长导线。因此，寻找具有高临界温度、高不可逆磁场的新型超导材料的迫在眉睫。南京大学闻海虎教授团队对超高不可逆磁场的无毒铜氧化物超导材料(Cu,C)Ba₂Ca₃Cu₄O_11+d的重大发现无疑为超导实际应用提供了一个重要选择。

该工作一经发表，即受到广泛的关注。Science Advances的三位评审人都给予了高度评价，认为这是本领域的一个巨大的成果（huge result）和显著进展（significant advance）,有可能会激发起铜氧化物超导体应用研究的新高潮并最终导致大规模的应用。

(Cu,C)Ba₂Ca₃Cu₄O_11+d样品由高温高压合成技术制备而得，所用设备为德国Max Voggenreiter（沃根瑞特）LP1000-540/50型高温高压压机，合成条件为3.5GPa，1100℃-1150℃。高温高压技术作为材料合成的一种有效手段，能够制备出很多在常压下不能合成的新材料，在超导研究中具有不可替代的作用。

参考文献链接：http://advances.sciencemag.org/content/advances/4/9/eaau0192.full.pdf

本文部分内容参考自：http://www.nju.org.cn/8c/b3/c276a298163/page.htm