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利用NV色心量子传感技术实现富氢化物超导抗磁成像

  • 摘要: 近年来,富氢化合物超导体的研究为室温超导体的发现提供了新的方向和契机。借助高压技术,新型硫氢化物H3S和镧氢化物LaH10分别实现了创纪录的200 K和250 K超导转变温度。因此,富氢化合物被认为是室温超导体的最佳候选体系之一,形成了一类新的、在高压下呈现高Tc的超导材料——氢基超导体,已成为材料、物理等诸多领域的研究热点。富氢化合物的制备依赖于高温高压条件,其中压力由金刚石对顶砧装置(DAC)产生(通常大于100 GPa),而高温条件通过原位激光加热产生(通常大于1500 K)。这些要求极大地限制了制备样品的尺寸,并造成了目标超导样品的不均匀性,为高压原位实验表征带来了极大的挑战。目前,富氢化物的超导转变主要通过四电极法测量零电阻态进行表征。相比电输运测量使用的金属电极,用于迈斯纳抗磁性测量的感应线圈、超导量子干涉器件等传统磁探测元件受到尺寸及压力的影响,难以集成到金刚石压腔内,并且获得的超导富氢化物的抗磁信号均比较微弱。采用感应线圈、超导量子干涉器件等传统磁学表征方法,富氢化物的磁学测量在极限压力、磁场灵敏度以及空间分辨率等方面受到极大制约。发展相关的磁探测手段并实现超高压下的精确磁测量不仅是超导氢化物更是整个高压研究领域亟待解决的关键问题,也将有力地促进高压下磁学研究发展。因此,亟需发展新技术突破超高压下富氢化合物超导迈斯纳效应测量的瓶颈,同时实现零电阻和迈斯纳效应的协同测量,破除富氢化物超导体长久以来存在的争论,夯实富氢化合物超导电性的完整证据链。

     

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