中科院强磁场中心研发出新型高质量拓扑超导材料

2015年08月25日来源： 新华网

　　新华网合肥８月２５日电（记者蔡敏）记者２５日从中科院合肥物质科学研究院了解到，该院强磁场科学中心科研人员近期研发出一种新型高质量单晶体。这种材料的超导性能高达９１．５％，且在空气中十分稳定，在１０特斯拉到３５特斯拉磁场区间出现了周期性的量子振荡信号，证明其存在拓扑保护表面态。

　　拓扑超导态是物质的一种新状态，有别于传统的超导体，拓扑超导体的表面存在厚度约１纳米的受拓扑保护的无能隙的金属态，内部则是超导体。如果把一个拓扑超导体一分为二，新的表面又自然出现一层厚度约１纳米的受拓扑保护的金属态。这种奇特的拓扑性质使得拓扑超导体被认为是永远不会出错的量子计算机的理想材料。

　　近年来，全球科学家对寻找拓扑超导材料表现出极大的兴趣。但此前一些研究成果超导性能不高，在空气中不稳定，限制了对拓扑超导电性的进一步研究。

　　在中国科学院强磁场科学中心研究小组利用高温熔融法，成功地把碱土金属元素锶（Ｓｒ）插入到典型的拓扑绝缘体材料硒化铋（Ｂｉ２Ｓｅ３）中，获得了高质量的拓扑超导单晶体。这种材料超导性能高达９１．５％。研究人员将该材料放置于空气中长达４个月时间，发现该材料的超导性质没有发生变化，说明其在空气中十分稳定。

　　研究人员利用稳态强磁场实验装置五号水冷磁体对这种单晶体是否存在拓扑性质进行了研究，发现该材料在１０特斯拉到３５特斯拉磁场区间出现了周期性的量子振荡信号，通过对该振荡信号进行分析，研究人员给出了这个体系存在拓扑保护的表面态的证据。这些结果表明这种单晶体是研究拓扑超导电性的理想材料。

　　这项研究得到了国家重点基础研究计划、国家自然科学基金和中国科学院合肥大科学中心科学研究项目支持。成果近期发表在《美国化学会志》上。