Bilim adamları, yeni katmanlı bir yapıya sahip bir süper iletken keşfettiler
Son yıllarda, bizmut içeren katmanlı bileşikler, termoelektrik malzemeler, topolojik yalıtıcılar ve fotokatalitik malzemeler alanlarındaki mükemmel özellikleri nedeniyle yoğun ilgi ve araştırma almıştır. 2012'de Mizuguchi Y. ve arkadaşları, Bi4O4S3 ve LaO1 xFxBiS2'nin süper iletkenliğini bildirdi ve ardından insanlar Bi3O2S3, REO1 xFxBiS2 (RE = La, Ce, Pr, Nd, Yb), La1-xMxOBiS2 (M = Ti, Zr, Hf, Th), Sr1 xLaxFBiS2 ve LaO1 xFxBiSe2 ve diğer düzinelerce süperiletken birlikte BiCh2 tabanlı süperiletken ailesini (Ch = S veya Se) oluşturur. Bu ailedeki tüm bileşikler, 2 süper iletken katmanların yanı sıra 2+, 2+, 2+ ve 2+ katman gibi çeşitli farklı yalıtım katmanları içerir.
Eyalet Anahtar Süperiletkenlik Laboratuvarı, Çin Bilimler Enstitüsü, Pekin Ulusal Yoğun Madde Fiziği Araştırma Merkezi'nin SC10 grubu, yeni süperiletkenler üzerinde uzun vadeli keşifler ve araştırmalar yürütmüştür. 2014 yılında, LaO1 xFxBiSSe'deki gelişmiş süperiletkenlik ilk olarak rapor edilmiştir (arXiv: 1404.7562) . Son zamanlarda, araştırmacı Ren Zhian'ın rehberliğinde, araştırma grubundaki doktora öğrencileri Ruan Binbin ve Zhao Kang, yeni bir tür dörtlü bileşik Bi3O2S2Cl keşfetti. Toz X ışını kırınımı, bileşiğin bir kafes sabiti a = 3.927 (1) angstrom, c = 21.720 (5) angstrom ile I4 / mmm (No. 139) uzay grubuna ait olduğunu gösterdi. S içeriğini ayarlayarak, Bi3O2S2Cl yarı iletkenden süper iletkene geçişi gerçekleştirmiştir ve süperiletken geçiş sıcaklığı Tc yaklaşık 3,5 K'dır (Şekil 1).
İleri Malzemeler ve Yapısal Analiz Laboratuvarı'nda araştırmacı olan Yang Huaixin ve diğerleri ile işbirliği içinde geçirgen elektron mikroskobu araştırması ve analizi, Bi3O2S2Cl'nin dönüşümlü olarak yığılmış 2+ ve 2 katmandan oluştuğunu göstermektedir (Şekil 2). 2 katman, Bi-Cl sonsuz dörtgen düzlem katmanlarından oluşur ve S atomları, oktahedronun üst ve alt köşelerinde bulunur. Bizmut halojenürler arasında bu tür bir yapı ilk rapordur. Hall etkisi ölçümü, bileşiğin bir n-tipi yarı iletken olduğunu, boş yerlerin dopingi yoluyla süperiletkenliği indüklemek için taşıyıcıların eklenebileceğini gösterir. Bu bileşiğin süper iletken katmanı, bilinen BiCh2 tabanlı süperiletkenlerden farklı olan 2 katmandır. Araştırma ekibi, deney koşullarını optimize ederek Bi3O2S2Cl tek kristal numunesini başarıyla elde etti ve bu numunede yaklaşık 2,8 K'lik bir Tc ile yığın süper iletkenliğini gözlemledi (Şekil 3).
Bi3O2S2Cl'de bulunan yeni 2 katmanlı yeni bir yapısal birimdir.İzolasyon katmanı 2+ değiştirilerek, yeni süperiletkenler ve termoelektrik malzemelerin araştırma alanlarında önemli bir değere sahip olan daha yeni katmanlı bizmut içeren bileşiklerin sentezlenmesi beklenmektedir. . Araştırma sonuçları Journal of the American Chemical Society'de yayınlandı (Journal of the American Chemical Society, 2019, 141, 3404-3408 (DOI: 10.1021 / jacs.8b13796)).
Bu araştırma çalışması, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı, Bilim ve Teknoloji Bakanlığı'nın "973" projesi, Çin Bilimler Akademisi pilot projesi, Çin Bilimler Akademisi Gençlik İnovasyon Teşvik Derneği'nin seçkin üye fonu ve Songshan Gölü Malzeme Laboratuvarı tarafından desteklenmiştir.
Şekil 1. Bi3O2S2Cl kristal yapısı ve kendi kendine katkılamanın neden olduğu süper iletkenlik
Şekil 2. Polikristalin Bi3O2S2Cl'nin SEM ve TEM spektrumları
Şekil 3. Bi3O2S2Cl tek kristal numunesinin süperiletkenliği ve XRD kırınım modeli
Kaynak: Fizik Enstitüsü, Çin Bilimler Akademisi
İpuçları: Yakın zamanda WeChat resmi hesap bilgi akışı revize edildi. Her kullanıcı, büyük kartlar şeklinde görüntülenecek olan sık okuma abonelik numaralarını ayarlayabilir. Bu nedenle, "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" makalesini kaçırmak istemiyorsanız, şunları yapmalısınız: "Çin Bilimler Akademisinin Sesi" genel hesabına girin sağ üst köşedeki menüyü tıklayın "Yıldız Olarak Ayarla" yı seçin
