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钙钛矿氧化物和反钙钛矿氧化物
(摘自京都大学的新闻发布资料) (点击放大)
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反钙钛矿氧化物显示的零电阻特性
在磁场下超导状态被破坏。1500mT(毫特斯拉)为1.5万高斯的磁场(摘自京都大学的新闻发布资料) (点击放大)
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日本京都大学2016年12月13日宣布,从含有负金属离子和氧的化合物“反钙钛矿氧化物”Sr3-xSnO中发现了超导现象。这是全球首次在反钙钛矿氧化物中发现超导现象,为研究含有负金属离子的珍贵氧化物带来了一个良好的开端。
普通金属元素会在化合物中释放电子,形成带正电的阳离子。但在某种化合物中,金属元素会吸收电子,形成带负电的阴离子。
作为非常普通的物质群,“钙钛矿氧化物”显示出了多种性质,除了首次在氧化物中发现超导现象之外,还存在实施磁场后电阻大幅变化的超巨大磁阻物质等。而作为其“镜像”的反钙钛矿氧化物,以前却基本未被研究过。
此次研究小组合成出了一种反钙钛矿氧化物——Sr3-xSnO。分子式中的3-x表示Sr部分不足。研究人员从该物质中观测到了作为超导特点的零电阻,以及排除磁通的负效应。该物质置于空气中会立即分解,因此实验基本都在氩气或真空中进行。
以前在钙钛矿氧化物中发现超导现象,为之后发现高温超导体以及促进超巨大磁阻物质的研究等奠定了基础。而此次的发现则为反钙钛矿氧化物带来了受到关注的机会,并有望加快其中是否存在超导体以及是否存在其他有趣性质等相关研究。
另外,从拓扑学观点来看,部分反钙钛矿氧化物由于含有负金属离子,因此还在理论上被预测为电子状态扭曲的“拓扑学物质”。此次发现超导现象的物质也有可能是超导状态也具有拓扑学性质的“拓扑学超导体”。
此次研究是京都大学与名古屋大学共同实施的,研究成果已于2016年12月12日发表在英国自然出版集团(Nature Publishing Group)发行的在线杂志《自然通讯》(Nature Communications)上。(来源:日经BP社)