Met de steun van elektrisch transport en magnetische meetsystemen van Steady High Magnetic Field Facility (SHMFF) ontdekte een onderzoeksteam van Hefei Institutes of Physical Science (HFIPS), Chinese Academy of Sciences (CAS), een nieuw supergeleidend materiaal genaamd (InSe₂ )_x NbSe₂ , dat een unieke roosterstructuur bezit. De supergeleidende overgangstemperatuur van dit materiaal bereikt 11,6 K, waardoor het de overgangsmetaalsulfide-supergeleider is met de hoogste overgangstemperatuur onder omgevingsdruk.

De resultaten zijn gepubliceerd in Journal of the American Chemical Society.

TMD-materialen hebben veel aandacht gekregen vanwege hun talrijke toepassingen op het gebied van katalyse, energieopslag en geïntegreerde schakelingen. De relatief lage supergeleidende overgangstemperaturen van TMD-supergeleiders hebben hun potentiële gebruik echter beperkt.

In dit onderzoek hebben wetenschappers met succes een nieuw supergeleidend materiaal vervaardigd met de chemische formule (InSe₂ )_x NbSe₂ . In tegenstelling tot de conventionele omstandigheden waarbij geïsoleerde atomen in de Van de Waals-spleten van laagdimensionale materialen worden ingebracht, wordt in (InSe₂ )_x NbSe₂ de geïntercaleerde indiumatomen bleken InSe₂ te vormen -gebonden ketens.

"Dit materiaal heeft een zeer hoge overgangstemperatuur onder alle overgangsmetaaldichalcogenide (TMD) supergeleiders", zegt prof. Zhang Changjin, die het team leidde, "en het vertoont een indrukwekkende kritische stroomdichtheid."

De supergeleidende overgangstemperatuur van de (InSe₂ )_0,12 NbSe₂ monster kan oplopen tot 11,6 K bij omgevingsdruk, wat 60% hoger is dan die van ongerepte NbSe₂ .

Bovendien is de (InSe₂ )_x NbSe₂ supergeleider vertoont een grote kritische stroomdichtheid van 8x10 ⁵ A/cm₂ , wat ook de hoogste is van alle TMD-supergeleiders. De kritische stroomdichtheid is vergelijkbaar met die van supergeleiders bij hoge temperaturen, zoals verbindingen op basis van cupraat en ijzer, wat de goede toepassingsmogelijkheden aantoont.

Deze ontdekking opent volgens het team nieuwe mogelijkheden voor het bevorderen van onderzoek naar supergeleiding en het ontwikkelen van hoge-temperatuur-supergeleiders met verbeterde prestaties.

Meer informatie: Rui Niu et al., Verbeterde supergeleiding en kritische stroomdichtheid dankzij de interactie van de InSe2-gebonden laag in (InSe₂ )_0,12 NbSe₂ , Journaal van de American Chemical Society (2024). DOI:10.1021/jacs.3c09756

Journaalinformatie: Journaal van de American Chemical Society

Aangeboden door Hefei Institutes of Physical Science, Chinese Academie van Wetenschappen