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学者利用金刚石和铌研发超导材料
[发布时间:2024-03-04 浏览次数:784]

 据Mining.com网站报道,斯科尔科沃科学技术研究院(Skoltech),俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所(Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences)和其他科学组织已经发现提高金刚石吸附力的途径,即利用铌来增强金刚石和过渡金属的结合。

 科学家在发表于《合金和化合物杂志》(Journal of Alloys and Compounds)的论文中解释称,虽然金刚石是美丽的宝石,但从科学观点看,未加工金刚石更有意义。

 金刚石技术研究的一个重要领域是其表面金属化,使金刚石表面具备新的属性比如超热导性,良好的热稳定性,改进的润湿性,及其原有的物理和化学性质。

 “不过,金刚石有两个局限性,一是大颗粒金刚石衬底的合成,二是金属触点与金刚石表面的附着力差”,本文共同作者斯坦尼斯拉夫·埃夫拉申(Stanislav Evlashin)在媒体声明中称。

 “例如,当我们研究电离辐射探测器并应用金和其他材料制成的触点时,这种触点与钻石的附着力非常差。当时,我们就想知道如何克服这种附着力差的问题”。

 将金刚石金属化的最有效方法之一是将其与钛、铬、钽、锆等金属烧结。当它们与碳接触时,就形成了一层金属碳化物。这项研究的作者选择铌的原因是其有能力在金刚石表面形成化学稳定的碳化铌薄膜。

“我们试图在金刚石表面创建超导体,并且发现,如果将铌附着在上面并愈合,那么在愈合过程中就出现了相变:加热后铌薄膜转化为Nb2C,进一步加热到超过1200度,就可以形成碳化铌”,埃夫拉申称。

 按照埃夫拉申和同事亚历山大·科瓦什宁(Alexander Kvashnin)的说法,碳化铌的稳定晶格取决于碳缺陷的密集度(在实验中经常存在碳缺陷)的理论计算表明,在金刚石表面合成碳化铌的方法可以获得晶格参数接近无缺陷材料的优质碳化铌。

 “碳化铌超导特性的计算表明,在1940的高温下发生了超导转变,这与实验测量值接近”,科瓦什宁称。“结果还表明,实验获得的薄膜质量很高”。

 值得注意的是,与其他铌基合金相比,所获得的碳化铌膜中的低密度缺陷能带来足够高的电子扩散值。这种特征再加上观测到的超导特性,对研发量子探测设备具有实际意义。

 研究人员证实,获得的碳化铌层具有超导特性。如果将这种薄膜覆于金刚石表面,利用其高导热性,就有可能研发超灵敏的探测器。金刚石的高导热性将有助于检测信号,而且其速度比其他材料快得多。


 (文章来源:https://geoglobal.mnr.gov.cn/zx/kydt/kykj/202402/t20240223_8761830.htm,全球地质矿产信息系统)

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标签:斯科尔科沃科学技术研究院俄罗斯科学院列别捷夫物理研究所金刚石

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