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物理所发现一类不同寻常的铜基高温超导新材料


最近,中国科学院物理研究所极端条件物理重点实验室靳常青研究员指导博士生李文敏,利用高温高压技术(18GPa,1000)制备发现了一类全新的铜基超导材料Ba2CuO4-y


Ba2CuO4-y目前唯一呈现压缩型铜氧局域配位的铜基超导材料。对于压缩型配位构型,铜的3d 3z2-r2轨道将位于x2-y2轨道之上,显著有别于传统拉伸型配位的轨道序。X射线吸收谱实验表明,Ba2CuO4-y超导体处于超过掺杂区,对应传统铜基超导体的非超导相区。有主流理论认为,压缩型配位构型、超过掺杂载流子浓度、以及可能的特殊的面内结构都不利于超导,Ba2CuO4-y仍然表现出了具有高达73K的超导转变温度。与基本晶体结构相同,具有正常轨道序的La2CuO4体系相比,Ba2CuO4-yTc提高了80%以上。这些实验现象表明,不同于以往传统类型,Ba2CuO4-y属于一类全新的铜基超导材料。以上工作近期发表在美国科学院院刊上(W. M. Li et al. Proceedings of the National Academy of Sciences 116, 12156 (2019))


国科学院院士、巴丁奖得主,著名超导理论专家Scalapino教授以高温超导家族不同分支("A different branch of the high Tc family")为题,在同期撰写专题评介(这个材料具有短的顶角氧距离和超过掺杂以等特性,意味着它属于铜基高温超导材料不同分支,对现有众多高温超导机制提出挑战:Nevertheless, the remarkably high Tc of this highly overdoped cuprate with its short Cu apical O separation and its O vacancies in the CuO2 plane suggest that it is a member of a different branch of high Tc cuprate materials, which challenges the basic tenants of many high Tc theories)

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靳常青研究员团队与合作者长期开展铜基超导材料新结构的设与高压合成。运用高压高温制备技术,他们相继发现了铜系”(Physica C 223, 238 (1994); Phys. Rev. B 61,778 (2000)); 中国科学48, 87405 (2018))顶角氧掺杂系(Nature 375, 301 (1995); Phys. Rev. B 74 , 100506(R) (2006); Phys. Rev. B 80, 94523 (2009)(Editor's Suggestion))等具有新结构的铜基超导材料体系。铜系超导材料的Tc可高达118K,并入选科学通报纪念液氮温区超导材料发现30周年纪念专辑的封面(科学通报 62, 3947 (2017))我们祝贺靳老师团队铜基超导材料Ba2CuO4-y的最新发现,期待他们利用高温高压技术制备出更多的新型超导材料,在超导机制研究中取得更多的突破。


原文链接:

http://www.iop.cas.cn/xwzx/kydt/201908/t20190806_5355792.html

论文全文链接:
www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1900908116
www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1907649116