Superconductividad a granel hasta 96 K en cristales únicos de niquelato presurizados

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Física de la materia condensada
• Química del estado sólido

Sus antecedentes:

• Los bicapas de Ruddlesden-Popper, como el La3Ni2O7, muestran superconductividad cerca de 80 K bajo alta presión.
• La síntesis de cristales únicos de níquel de alta calidad sin alta presión de oxígeno es un desafío significativo.
• El logro de temperaturas críticas más altas (Tc) en los superconductores de niquelato es un objetivo de investigación clave.

Objetivo del estudio:

• Para reportar la superconductividad hasta 96 K en cristales simples de níquel en dos capas sintetizados a presión ambiente.
• Para superar las limitaciones en el crecimiento de los cristales para los superconductores de niquelato.
• Para establecer una correlación entre la estructura cristalina y las propiedades superconductoras.

Principales métodos:

• Método de crecimiento por flujo para sintetizar cristales simples La2SmNi2O7-δ.
• Espectroscopia dispersiva de energía, difracción de rayos X de un solo cristal y microscopía electrónica de transmisión por barrido para la caracterización de cristales.
• Resonancia nuclear cuádrupole y estudios estructurales de alta presión a baja temperatura para sondear la superconductividad y la estructura cristalina.

Principales resultados:

• Síntesis a presión ambiente de cristales simples homogéneos y de alta calidad La2SmNi2O7-δ.
• Observación de la superconductividad a granel con resistividad cero hasta 92 K (inicio) y 73 K (cero) a 21 GPa, y un efecto Meissner a 60 K (20,6 GPa).
• Identificación de las estructuras monoclínicas y tetragonales que soportan la superconductividad y una correlación entre la distorsión de la celosía en el plano ambiente y Tc más alto.

Conclusiones:

• Se ha demostrado un método viable para la síntesis a presión ambiente de cristales únicos de níquel de doble capa de alta calidad.
• Estructuras cristalinas resueltas que apoyan la superconductividad en el sistema de nicelato de dos capas.
• Se estableció una vía para lograr temperaturas críticas más altas en los superconductores de niquelato a través de la distorsión controlada de la red.