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由于具有重要的科学和应用价值,具有高转变温度的超导体(high-TcSCs)是凝聚态物理和材料界长期寻求的目标。自一百多年前发现汞的超导性以来,只有少数系统显示Tc高于30K。
上海科技大学的科学家及其在中国人民大学的合作者在压力下发现MoB2的超导性高达32K,这是迄今为止过渡金属硼化物中最高的Tc。他们的发现发表在《国家科学评论》杂志上,阐明了过渡金属硼化物中高温超导体的探索。
二硼化钼(MoB2)在MB2家族中是独一无二的,因为它是唯一具有两种结构形式的材料,α-MoB2相(AlB2型)和β-MoB2相(CaSi2型)。
同步加速器X射线衍射(XRD)测量表明,β-MoB2在大约65GPa下转变为α-MoB2,其具有与MgB2相同的晶体结构。
“自然而然地产生了一个问题:是否有可能在高压下实现MoB2的超导性?”上海科技大学物理科学与技术学院助理教授、通讯作者之一齐彦鹏博士说。
“因此,我们进行了原位高压电传输测量。在21.7GPa下观察到超导性,Tc随压力增加。超过临界压力(Pc=70GPa),结构相变,T的增长c减慢,在P=109.7GPa时达到32.4K的最大Tc,这是我们对样品施加的最高压力。”
进一步的理论计算表明,虽然压缩的MoB2具有与MgB2相似的结构和相当的Tc,但前者的超导机制与后者完全不同:过渡金属Mo原子的d电子和声子模式发挥作用与B原子的p电子和声子模式在MgB2的超导性中占主导地位相比,它们在超导性的出现中起着极其重要的作用。
这项工作中显示的结果突出了过渡金属在硼化物超导性中的作用,这在硼化物中被低估了。考虑到轻元素与高频声子模式和过渡金属中强相关电子的协同效应,他们发现具有相当高Tc的MoB2的超导性也可以阐明在轻元素系统中探索高Tc超导性。
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