中國科大陳仙輝小組發(fā)現新的鐵基超導材料

記者從中國科學技術大學獲悉，該校合肥微尺度物質科學國家實驗室陳仙輝教授研究組發(fā)現了一種新的鐵基超導材料鋰鐵氫氧鐵硒化合物(Li0.8Fe0.2)OHFeSe，其超導轉變溫度高達40 K(零下233.15攝氏度)以上，并確定了該新材料的晶體結構。相關成果在線發(fā)表在12月15日的《自然——材料》上。

鐵基高溫超導體是目前凝聚態(tài)物理領域的研究熱點，鐵硒(FeSe)類超導體以其諸多獨特的性質被認為是研究鐵基超導機理的理想材料體系。尤其是近期報道的生長于鈦酸鍶襯底上的鐵硒單層薄膜的零電阻轉變溫度高達100 K以上，更加激起了科學家們的濃厚興趣。

然而，對于鐵硒類超導材料，目前研究較為廣泛的堿金屬插層鐵硒類化合物，其復雜的結構和性質使得研究其內在物理機制變得非常困難。而鐵硒單層薄膜以及通過液氨等低溫液相插層方法合成的化合物，在空氣中極不穩(wěn)定，無法深入研究其物理性質。為了能夠深入探究鐵基高溫超導的物理機制，亟須尋找新的具有高的超導轉變溫度且在空氣中穩(wěn)定的、適合物理測量的鐵硒類超導材料。

陳仙輝研究組首次利用水熱反應方法，成功發(fā)現了這種新的鐵硒類超導材料鋰鐵氫氧鐵硒化合物。該材料由鐵硒層和鋰鐵氫氧層交替堆垛而成，鐵硒層和鋰鐵氫氧層之間由極其微弱的氫鍵相連。他們與美國國家標準技術研究所中子研究中心黃清鎮(zhèn)博士以及中國科大吳濤教授等幾個研究組合作，精確確定了該新材料的晶體結構。測量表明，該新超導材料在低溫約8.5 K存在反鐵磁序，并與超導電性共存。

專家稱，這是首次利用水熱法發(fā)現鐵硒類新型高溫超導材料，為相關體系新超導體的探索提供了新思路。同時，該新超導體所具有的高超導轉變溫度、空氣中穩(wěn)定等優(yōu)點，為探索鐵基高溫超導的內在物理機制提供了理想的材料體系。