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复旦张远波&中科大陈仙辉院士Nature:二维高温
时间:2020-07-02 04:45

众所周知,铜金属氧化物是一种廉价金属氧化物材料。并且基于铜的氧化物材料形成了很多高温超导体材料,它们都具有共享分层的晶格结构。正是这个奇怪的现象引起了科学家们的思考:在隔离的单层氧化铜中,是否也存在高温超导性呢?假设存在,那么其2D超导性和相关现象是否与它们3D对应性不同呢?上述两个问题的答案,将有助于人们了解维数在高温超导中的作用。

其实,早在2018年10月,复旦大学张远波教授团队就在Nature上发表“Gate-tunable room-temperature ferromagnetism in two-dimensional Fe3GeTe2”的文章。该文章讲述了他们发现了一种新型的二维(2D)Fe3GeTe2铁磁体,并且在室温下就可以发生铁磁体转变。通过研究发现,该2D Fe3GeTe2的铁磁转变温度(Tc)可以达到室温以上,因而其有望用于铁磁性电子器件。结合前期在高温超导材料方面的研究积累,张远波教授等人再取得突破性进展。

今日,复旦大学的张远波教授、Liguo Ma和中国科技大学的陈仙辉院士和(共同通讯作者)在Nature上发表了题为“High-temperature superconductivity in monolayer Bi2Sr2CaCu2O8+δ”的文章。该工作报道了他们开发出了一种新的制造工艺,并且利用该工艺制备了高温超导体Bi2Sr2CaCu2O8+δ的本征单层晶体(Bi-2212;单层是指包含两个CuO2平面的半晶胞)。通过研究发现,单层铜氧化物的最高超导转变温度与最佳掺杂体的最高温度一样高。

对比传统的2D超导体(NbSe2)降低的转变温度,对转变温度缺乏尺寸影响而无法满足Mermin-Wagner定理的期望。由于单层Bi-2212性能的可调性极好,所以作者对各种掺杂浓度下的超导性、拟能隙、电荷阶数和莫特状态进行了研究,发现这些相与本体中的相没有区别。因此,单层Bi-2212显示了高温超导的所有基本物理原理。

总之,该项研究为单层氧化铜作为研究2D高温超导性和其他强相关现象提供了一个新平台。

文献链接:High-temperature superconductivity in monolayer Bi2Sr2CaCu2O8+δ. (Nature, 2019, DOI: 10.1038/s41586-019-1718-x)

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