米乐m6中国官方网站 手性晶体结构新型超导体的开发

东京都立大学理学研究科研究生渡边雄人、水口敬一副教授、北海道大学工学研究科三浦晃副教授、广岛大学先进科学技术研究生院森吉知佳子教授、产业技术综合研究所能源效率研究部首席研究员后藤洋介、首席研究员李哲穗、助理研究员组成的研究小组岛根大学跨学科科学与工程学院教授臼井秀智和高亮光科学研究中心衍射与散射推进室首席研究员川口正吾成功开发出一种具有手性晶体结构的新型超导体。由于具有手性晶体结构的材料不具有反转中心，因此它们可能表现出与普通超导体不同的特性，近年来人们一直在积极寻求新材料。同一基团是具有手性晶体结构但不是超导体的Ir₃锆₅和 Pt，它不具有手性晶体结构，但是超导体₃锆₅并创造了它的固溶体，我们开发了一种具有手性晶体结构并表现出超导性的新材料。该研究结果表明，手性晶体结构和超导性能可以通过元素替代来控制，将为未来新材料的发展提供指导。

该结果发表在美国化学会英文期刊上。美国化学会杂志''。这项研究是在东京高级研究 (H31-1) 和 JST-ERATO (JPMJER2201) 的支持下进行的。

手性晶体结构是一种不具有空间反演对称性和反射对称性的晶体结构，晶体有230种空间组65种(1)被分类为手性晶体。具有这样的晶体结构超导性在物质 (2) 中，反对称性自旋轨道相互作用(3)的效应起作用，并且实现了自旋单重态和自旋三重态混合的独特的超导状态。自旋三重态表现出抗磁场能力强的超导态，这有利于超导应用。 CePt 于 2004 年首次报道₃硅超导体带动了手性晶体结构超导体的开发和物性研究，但迄今为止的研究主要集中在重质f电子超导体引起了人们的关注。近年来，TaRh₂B₂，铌铑₂B₂d电子超导体的研究也在进行中。然而，报道的例子很少，人们希望开发新材料来进一步了解具有缺乏晶体空间反演对称性的手性晶体结构的超导体。

传统寻找新材料的方法是寻找具有手性晶体结构的材料，并评估该材料是否表现出超导性。例如，我们在材料数据库中搜索手性材料并测量它们在低温下的超导性能。然而，此类方法限制了候选物质的数量，并且不能加速新物质的开发。在这项研究中，我们通过设计元素固溶体体系（元素被部分取代的体系）实现了从非手性结构到手性结构的相变。此外，通过元素固溶体控制超导特性，我们成功开发了具有手性晶体结构的超导体。

如图1，Pt₃锆₅和红外线₃锆₅，(Pt_0.2红外线_0.8)₃锆₅中，我们成功合成了一种兼具手性晶体结构和超导性的新材料。铂₃锆₅是非手性空间群P6₃/mcm，但在低温下表现出超导性。另一方面，Ir₃锆₅是手性空间群P6₁22，但不表现出超导性。研究小组是₃锆₅高温X射线衍射在 (4) 中P6₁从22低温阶段开始P6₃/mcm我们发现了向高温相的结构相变，并重点研究了这些晶体结构可能由于相变而交换的可能性。

元素固溶体体系（Pt_1-x红外线_x)₃锆₅合成后，如图2x11064_11140x= 085 的超导体。因此，x= 08，我们决定详细评估低温下的结构相变。

图 4 中大型同步加速器辐射设施 SPring-8在(5)中的BL02B2处测量的同步加速器辐射X射线衍射图(x= 08 个样本）以及相变到手性晶体结构的详细信息。随着温度降低，X 射线衍射图中以虚线方块所示的角度出现新峰。右图显示了颜色图。这些结果表明在低温下存在向手性晶体结构的相变，Rietveld 分析(6)的结果表明，随着温度的降低，手性晶体结构的丰度增加。另外，T= 30K(开尔文(7))表明超过60%具有手性晶体结构。正常的结构相变在转变温度下迅速发生，但该系统的结构相变的独特之处在于，转变响应温度的变化而非常缓慢地发生。

x= 08 的样品进行比热测量，发现整个样品是超导的。此外，电子态计算表明，两个空间群中的电子态非常相似，并且两个相 (P6₃/mcm和P6₁22)也是超导体。因此，x=08的样品中，在低温下存在具有手性晶体结构的相作为主相，并且该相表现出超导性。尽管新型超导体在磁场中没有表现出超导性能的任何异常增加，但我们能够证明元素固溶体是开发具有手性晶体结构的新型超导体的有效方法。

开发具有手性晶体结构的新型超导体可能会导致开发具有独特性能的新型超导体，例如抗磁场的超导体，并可能有助于超导应用的进步。在这项研究中，我们重点关注“不具有手性结构但表现出超导性的物质”和“具有手性结构但不是超导体的物质”，通过元素固溶体保留两者的优点，我们能够合成“具有手性结构的超导体”。本研究中证明的元素固溶体的有用性将为未来开发具有手性结构的新型超导体提供新的指导。

(1) 空间群

是表示物质晶体结构的对称性的群，可以根据空间群判断空间反演对称性的有无。[返回来源]

(2) 超导性

这是一种在低温下发生的量子现象，在超导转变温度以下电阻变为零。在超导状态下，电子形成电子对，当成对电子的自旋相反时，称为自旋单重态，许多超导体表现出自旋单重态。另一方面，自旋具有相同方向的三重态在极少数情况下也存在，并表现出独特的超导特性。[返回来源]

(3) 自旋轨道相互作用

电子自旋与轨道角动量之间的相互作用称为自旋轨道相互作用，反对称自旋轨道相互作用发生在缺乏空间反演对称性的材料中。[返回来源]

(4)X射线衍射

一种用 X 射线照射样品来评估晶格常数等晶体结构参数的方法。[返回来源]

(5) 大型同步辐射装置SPring-8

它是位于兵库县播磨科学园区市的 RIKEN 设施，产生世界上最高性能的同步加速器辐射，用户支持由高强度光子科学研究中心提供。 SPring-8 的名称是S上P霍顿环8源自GeV（千兆电子伏特）。同步加速器辐射是一种薄而强大的电磁波，当电子加速到几乎等于光速的速度，然后通过电磁铁向其方向弯曲时，就会产生这种波。在 SPring-8，这种同步加速器辐射被用来进行广泛的研究，包括纳米技术、生物技术和工业应用。[返回来源]

(6) Rietveld 分析

一种分析 X 射线衍射图案的方法，通过细化晶格常数、原子坐标和多相混合相比等各种参数来解释实验结果。[返回来源]

(7) 开尔文 (K)

在温度单位中，0℃约为273开尔文。[返回来源]

论文标题：(Pt_0.2红外线_0.8)₃锆₅
作者：渡边雄斗；有马，广人；爱知县山下；三浦晃；森吉，知佳子；后藤洋介；李哲浩；东中龙二；臼井英智；川口翔吾；星，和久；水口义和（通讯作者）
DOI：101021/jacs3c10797