中科院強(qiáng)磁場(chǎng)中心研發(fā)出新型高質(zhì)量拓?fù)涑瑢?dǎo)材料

　　記者２５日從中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院了解到，該院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心科研人員近期研發(fā)出一種新型高質(zhì)量單晶體。這種材料的超導(dǎo)性能高達(dá)９１．５％，且在空氣中十分穩(wěn)定，在１０特斯拉到３５特斯拉磁場(chǎng)區(qū)間出現(xiàn)了周期性的量子振蕩信號(hào)，證明其存在拓?fù)浔Ｗo(hù)表面態(tài)。

　　拓?fù)涑瑢?dǎo)態(tài)是物質(zhì)的一種新?tīng)顟B(tài)，有別于傳統(tǒng)的超導(dǎo)體，拓?fù)涑瑢?dǎo)體的表面存在厚度約１納米的受拓?fù)浔Ｗo(hù)的無(wú)能隙的金屬態(tài)，內(nèi)部則是超導(dǎo)體。如果把一個(gè)拓?fù)涑瑢?dǎo)體一分為二，新的表面又自然出現(xiàn)一層厚度約１納米的受拓?fù)浔Ｗo(hù)的金屬態(tài)。這種奇特的拓?fù)湫再|(zhì)使得拓?fù)涑瑢?dǎo)體被認(rèn)為是永遠(yuǎn)不會(huì)出錯(cuò)的量子計(jì)算機(jī)的理想材料。

　　近年來(lái)，全球科學(xué)家對(duì)尋找拓?fù)涑瑢?dǎo)材料表現(xiàn)出極大的興趣。但此前一些研究成果超導(dǎo)性能不高，在空氣中不穩(wěn)定，限制了對(duì)拓?fù)涑瑢?dǎo)電性的進(jìn)一步研究。

　　在中國(guó)科學(xué)院強(qiáng)磁場(chǎng)科學(xué)中心研究小組利用高溫熔融法，成功地把堿土金屬元素鍶（Ｓｒ）插入到典型的拓?fù)浣^緣體材料硒化鉍（Ｂｉ２Ｓｅ３）中，獲得了高質(zhì)量的拓?fù)涑瑢?dǎo)單晶體。這種材料超導(dǎo)性能高達(dá)９１．５％。研究人員將該材料放置于空氣中長(zhǎng)達(dá)４個(gè)月時(shí)間，發(fā)現(xiàn)該材料的超導(dǎo)性質(zhì)沒(méi)有發(fā)生變化，說(shuō)明其在空氣中十分穩(wěn)定。

　　研究人員利用穩(wěn)態(tài)強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)裝置五號(hào)水冷磁體對(duì)這種單晶體是否存在拓?fù)湫再|(zhì)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)該材料在１０特斯拉到３５特斯拉磁場(chǎng)區(qū)間出現(xiàn)了周期性的量子振蕩信號(hào)，通過(guò)對(duì)該振蕩信號(hào)進(jìn)行分析，研究人員給出了這個(gè)體系存在拓?fù)浔Ｗo(hù)的表面態(tài)的證據(jù)。這些結(jié)果表明這種單晶體是研究拓?fù)涑瑢?dǎo)電性的理想材料。

　　這項(xiàng)研究得到了國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院合肥大科學(xué)中心科學(xué)研究項(xiàng)目支持。成果近期發(fā)表在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上。