Fremstilling af nye lagdelte superledere ved hjælp af legeringer med høj entropi

Forskere fra Tokyo Metropolitan University har skabt nye superledere lavet af lag af vismutsulfid (BiS ₂ ) og en oxyfluorid-legering med høj entropi-sjælden jordart, indeholder fem sjældne jordarter (RE) på det samme krystallografiske sted. Det nye materiale bevarer superledende egenskaber over en bredere vifte af gitterparametre end materialer uden højentropylegeringstilstande. Deres arbejde lover en spændende ny strategi for design af nye lagdelte superledere, en potentielt vigtig udvikling i søgen efter høj temperatur superledere.

Superledere er nøglen til en række spændende potentielle applikationer. For eksempel, zero resistivity lover tabsfri kraftoverførsel og kraftfulde elektromagneter. Udfordringen har været at opdage et materiale, der bevarer denne ejendom ved højere temperaturer, tættere på omgivelsestemperaturer. På trods af fokuseret arbejde og en række gennembrud i de senere år, jagten er stadig på effektive strategier til at skabe nye superledende materialer.

En strategi er brugen af ​​lagdelte materialer med en molekylær struktur bestående af skiftevis superledende lag og "blokerende lag", der fungerer som isolerende afstandsstykker. Et team ledet af lektor Yoshikazu Mizuguchi fra Institut for Fysik, Tokyo Metropolitan University, har afdækket et vigtigt aspekt ved design af isoleringslaget. De var i stand til at kombinere fem forskellige sjældne jordarters (RE) elementer, lanthan, cerium, praseodym, neodym, og samarium, og opret en "høj entropielegering" i blokeringslaget. Høj entropi legeringer har tiltrukket betydelig opmærksomhed i de seneste år for deres sejhed, modstand mod træthed og duktilitet, blandt mange andre bemærkelsesværdige fysiske egenskaber.

Teamets nye materialer, med forskellige andele af RE'er (10 til 30 procent), udviste forbedrede superledende egenskaber; i særdeleshed, materialer med samme periode i deres molekylære struktur udviste en superledende overgang ved højere temperaturer, når blokeringslaget indeholdt en høj entropylegering. De mener, at den høje entropylegering er med til at stabilisere krystalstrukturen i det superledende lag.

Værkets effekt er ikke begrænset til de nye materialer, de præsenterer. I betragtning af eksistensen af ​​et stort antal superledende lag, der er kompatible med RE -oxider, denne innovation åbner vejen for en bred ny strategi for konstruktion af nye, revolutionerende superledende materialer.