量子材料中诱导缺陷可以增强超导性能

　　中子和x射线散射过程显示，不可逆的塑性变形导致量子材料钛酸锶（SrTiO3）中的扩展晶体缺陷组织成周期性结构。这些结构增强了电子性能，如超导性。来源：S。Hameed等人，明尼苏达大学
　　由明尼苏达大学量子材料中心的科学家领导的一个国际研究小组有了一个令人惊讶的发现，他们发现量子材料中的变形会导致晶体结构的不完美，实际上可以改善材料的超导性和电性能。
　　这一突破性的发现可能为开发下一代基于量子的计算和电子设备提供新的见解。
　　这项研究刚刚发表在《自然材料》杂志上。
　　量子材料具有不寻常的磁性和电学特性，如果能够理解和控制，可以彻底改变社会的几乎每个方面，并使高效节能的电气系统和更快、更精确的电子设备成为可能，明尼苏达大学物理与天文学院麦克奈特杰出教授、量子材料中心主任马丁格雷文说。调节和修改量子材料属性的能力对基础研究和现代技术的进步都至关重要。
　　当材料受到应力时，材料会发生弹性变形，但一旦应力消除，材料又会恢复到原来的形状。相比之下，塑性变形是指材料的形状在施加应力的作用下发生的不可逆转的变化，或者更简单地说，是挤压或拉伸材料直到其失去形状的行为。几千年来，铁匠和工程师一直在使用塑性变形技术。塑性变形范围大的材料的一个例子是湿口香糖，它可以被拉伸到原来长度的几十倍。
　　弹性变形已经被广泛地用于研究和操纵量子材料，而塑性变形的影响尚未被探索。事实上，传统智慧会让科学家们相信，挤压或拉伸量子材料可能会消除它们最有趣的特性。
　　在这项开创性的新研究中，研究人员使用塑性变形在一种著名的量子材料钛酸锶（SrTiO3）中创建了扩展的周期性缺陷结构。缺陷结构引起了电性能的变化，提高了超导性。
　　Greven说：我们对这个结果感到非常惊讶。我们进入这个想法，我们的技术真的会弄乱材料。我们从来没有想到这些缺陷会改善材料的超导性能，这意味着，在足够低的温度下，它可以输送电力，而不会浪费任何能源。
　　格雷文说，这项研究证明了塑料变形作为一种操纵和创造新的量子材料的工具的巨大前景。他说，它可以带来新的电子性能，包括在技术上具有高应用潜力的材料。
　　格雷文还说，这项新研究强调了最先进的中子和x射线散射探测器在破译量子材料的复杂结构以及结合实验和理论的科学方法方面的能力。
　　科学家现在可以使用这些技术和工具来研究数千种其他材料，格雷文说。我希望我们能在这个过程中发现各种各样的新现象。
　　除了明尼苏达大学，该团队还包括来自克罗地亚萨格勒布大学的研究人员；阿里尔大学、以色列；北京大学，中国北京；橡树岭国家实验室；和阿贡国家实验室。
　　更多信息：塑性变形钛酸锶中增强的超导性和铁电量子临界性，自然材料（2021）。DOI：10。1038s41563021011023，www。nature。comarticless41563021011023