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薛其坤联合中外研究团队在高温超导机理研究中取得重大突破

来源:读特

南方科技大学校长、中科院院士薛其坤和清华大学副教授张定研究团队,与国内外的研究者合作,近日发布了研究成果。他们通过制备具有原子级平整界面的高质量约瑟夫森结,发现铜氧化物中s-波配对占主导地位。这个结果颠覆了铜基高温超导研究领域的主流认识。

自1986年Bednortz和Müller发现铜氧化物高温超导以来,三十五年已经过去了,但作为凝聚态物理学最重要科学难题之一的高温超导机理至今仍然没有得到解决,甚至在最基本的科学问题比如配对对称性上也尚未达成共识。针对配对对称性这一核心科学问题,薛其坤、张定团队等研究者通过制备具有原子级平整界面的高质量约瑟夫森结,发现铜氧化物中s-波配对占主导地位。这个结果颠覆了铜基高温超导是d-波配对的主流认识。该研究成果以“转角超薄铋锶钙铜氧约瑟夫森结中的s波配对”为题在线发表在7月15日的Physical Review X上。

研究团队指出,这一研究不单是铜氧化物高温超导研究的一个重大进展,同时也为破解高温超导机理这一科学难题指明了方向。如果这一实验得到进一步验证,并且推广到其它铜氧化物高温超导体系,那么这将是三十多年高温超导机理研究的一个转折点,为最终解决高温超导机理走出了最关键的一步。为了最终确认s波配对对称性,研究团队目前正在瞄准原子极限下两个单层铜氧化物超导间的约瑟夫森耦合——进行强力攻关。

这一突破的取得是团队成员潜心攻关和精诚合作的结果。薛其坤院士、张定副教授为本论文的通讯作者。北京量子信息科学研究院助理研究员朱玉莹与清华大学物理系博士生廖孟涵是文章的共同第一作者,他们在开展该研究的五年内,利用美国布鲁克海文国家实验室Genda Gu教授研究组提供的最优质量的晶体,共尝试了近800多个薄膜样品,制备和测试了300多个具有不同转角的约瑟夫森结。为了验证人工约瑟夫森结的质量,需要获得原子结构的信息,这得到了中科院物理所谷林研究组的全力支持。中科院物理所副研究员张庆华(共同第一作者)对数十个约瑟夫森结样品开展了精细的结构表征,证明了其具有宏观大范围原子级平整的晶界。参与该研究的合作者还包括清华大学物理系季帅华教授、姜开利教授、马旭村教授,以及该系博士生刘耀伍与柏中华,北京量子信息科学研究院副研究员解宏毅,中科院物理所博士生孟繁琦,美国布鲁克海文国家实验室Ruidan Zhong和John Schneeloch等。该研究得到了国家科技部、自然科学基金委员会、清华大学低维量子物理国家重点实验室、北京未来芯片技术高精尖创新中心等的经费支持。

(原标题《薛其坤联合中外研究团队在高温超导机理研究中取得重大突破》)

(作者:深圳特区报记者 韩文嘉)

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