混合兩種材料創(chuàng)造手性結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)體

日本東京都立大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新利用兩種原材料，成功開(kāi)發(fā)出一款獨(dú)特的擁有手性晶體結(jié)構(gòu)的新型超導(dǎo)體。此項(xiàng)研究成果中的鉑—銥—鋯化合物能在2.2K的極低溫度下變?yōu)槌瑢?dǎo)體，并且經(jīng)過(guò)X射線衍射檢測(cè)顯示其為典型的手性晶體結(jié)構(gòu)。這項(xiàng)突破性技術(shù)有助于進(jìn)一步加快新型奇特超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)及理解。研究報(bào)告已經(jīng)在近期的《美國(guó)化學(xué)會(huì)雜志》上發(fā)表。

科研工作者一直在探究超導(dǎo)材料奇異性能的來(lái)源及其對(duì)結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響。近年來(lái)的研究焦點(diǎn)在于手性現(xiàn)象。諸多物質(zhì)均具備手性特征，指的是不能與本身鏡像完全重合，這種特性對(duì)超導(dǎo)體在強(qiáng)磁場(chǎng)環(huán)境下的穩(wěn)定表現(xiàn)有著重要作用。

東京都立大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)以全新的方式探討手性化合物。他們并未按照傳統(tǒng)方式篩選已知化合物，而是結(jié)合了兩種具有特定物理特性的現(xiàn)行化合物——一種手性且無(wú)超導(dǎo)性；另一種超導(dǎo)性而非手性——將兩者按合適比例混合，這種“自由組合”模式成功誘導(dǎo)出兼具手性晶體結(jié)構(gòu)和超導(dǎo)性的全新材料。

科研團(tuán)隊(duì)首次探討了各種混合配比，結(jié)果顯示當(dāng)銥含量約為80％時(shí)，手性晶體結(jié)構(gòu)在室溫條件下呈現(xiàn)出快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。隨著樣品降溫至低溫，他們確認(rèn)實(shí)現(xiàn)了約85％的超導(dǎo)性能，積累了空間涵蓋手性和超導(dǎo)性兩種屬性的“有限區(qū)域”。由此明確，他們所合成的新材料中包含了一種手性晶體結(jié)構(gòu)的超導(dǎo)體。

此外，科研團(tuán)隊(duì)還證實(shí)超導(dǎo)性并非只是材料表面的附著，而是在主體內(nèi)實(shí)現(xiàn)的性能。因此，他們的研究表明，“自由組合”策略可能具有制造更富創(chuàng)新超導(dǎo)材料的巨大潛力。

科研工作者為何堅(jiān)信追蹤手性結(jié)構(gòu)超導(dǎo)體的重要性呢？手性可謂是自然的基本特性之一，如同人天生的左右手，看似對(duì)稱卻無(wú)法完美替換。這種現(xiàn)象隨處可見(jiàn)，對(duì)于超導(dǎo)這樣的物理學(xué)熱門(mén)主題，科學(xué)家驗(yàn)證的主要材料多是非手性的。然而，這種難得的統(tǒng)一卻是未來(lái)研發(fā)高效率超導(dǎo)體的革命性關(guān)鍵。