奥门新萄京娱乐场:小小定律,重新堆叠成TaS2薄

2019-11-09 12:42栏目:奥门新萄京娱乐场
TAG:

对于我来说,科研最本真的快乐,就是能够找出一条新的定律。

近日,中国科学院上海硅酸盐研究所、上海微系统与信息技术研究所、北京大学等共同合作研究,通过化学剥离成单层TaS2纳米片,以及纳米片抽滤自组装而重新堆叠成TaS2薄膜。重新组装的TaS2薄膜打破了原母体的晶体结构,形成了丰富的均质界面,并获得了比母体材料更高的超导转变温度和更大的上临界场。相关研究成果以Enhanced superconductivity in restacked TaS2 nanosheets为题发表于国际期刊《美国化学会志》(Journal of American Chemical Society,DOI:10.1021/jacs.7b00216)。论文第一作者为上海硅酸盐所在读研究生潘杰,通讯作者为研究员黄富强。

何其有幸,我梦想成真了。

自1911年超导被发现以来,超导的研究成为凝聚态物理皇冠上一颗最璀璨的明珠。目前超导材料已经用在人们生活的各个方面,包括超导电线,医院使用的超导核磁共振成像仪以及磁悬浮列车等。然而,尽管超导材料有很多的优势,但由于目前超导材料的最高超导温度在零下100多摄氏度,成本仍然很高,难以大面积地推广。因此,追求更高温甚至室温超导是物理学家们的梦想,也具有极高的实际价值。

快乐的费曼先生

费曼之所以被称为最具传奇色彩之一的物理学家,可能要归功于他的“路径积分”和与之伴生而来的“费曼图”。而一提起费曼最大的物理学贡献,大家也会不约而同的认为是“路径积分”。我也是这么认为的。

不过,费曼可能并不这么认为。他觉得自己在量子理论的“路径积分”上的基本贡献,主要是提供了一种新的计算方法。而他对自己在超流等研究工作上的评价是:仅仅是对已经发现的物理现象的解释。那么,费曼觉得自己的什么工作最重要呢?

他认为:是弱相互作用的“普适V-A理论” [1]。

奥门新萄京娱乐场 1费曼:我最喜欢的工作,是我自己找出的一条规律。图片来源:findagrave.com

这个工作由费曼和盖尔曼合作完成,并发表于1958年的美国《物理评论》。

费曼在完成弱相互作用的“普适V-A理论”之后,非常的沾沾自喜,他认为“这是我第一次发现一条新定律”。只有这一次,才真正满足了他从小要找出物理学的规律,揭示自然之谜的梦想 [1]。

费曼的梦想是实现了。那么我的梦想呢?

目前,由于缺乏理论的支持,高温超导的探索步履维艰。传统的BCS理论难以解释40 K以上超导的机理,因此需要提出更完备、更深刻的理论来解释高温超导现象,并为高温超导的探索提供指路明灯。界面超导的发现是近几年超导领域的一个新亮点。2007年,在LaAlO3/SrTiO3界面发现超导电性后(Science.2007,317,1196),引起了研究者的关注。

我的梦想:发现一条新的物理定律

我的梦想与费曼一样(很多人可能也一样):“找出物理学的规律,揭示自然之谜。”要是能发现一条新的物理学定律,那我也一样会沾沾自喜一阵子。

但是,那可能吗?

物理学的梦是2001年开始的吧,到现在刚好15年了。我现在还清晰的记得2003年时听人说到“我们生活在一个物理学黄金时期早已过去的年代”。现代物理学基本上已经不可能再发现什么伟大定律。

奥门新萄京娱乐场 2现代物理学可能发现不了“伟大定律”,但我会尝试着找寻“小小定律”。图片来源:feministing.com

我想,既然伟大定律发现不了,那么发现一些小定律总可以吧。

后来被人告知,已知的定律实验都已经检验不完,谁有空管小定律啊?再过几年才发现,现实是残酷的,21世纪的理论物理学家已经远远的“超越”了时代,提出了各种理论,比如,弦论。理论物理学家也是绝对自信的一群家伙,他们很多人都相信自己的理论是正确的,而现实物理呢,在他们一些人的眼里不过只是调调参数的“私人玩具”而已。

所以呢?我放弃了变成“爱因斯坦”的梦想。我想:既然发现不了伟大定律,管不了小定律,那么就不妨尝试找找“小小定律”吧。

随后,在绝缘体La2CuO4/金属相La2-xSrxCuO4界面也发现了高温超导增强特性(Nature,2008,455,782)。最近,中国科学家们发现,SrTiO3单晶/单层FeSe体系的超导转变温度Tc(65 K,Nature Materials,2013,12,605),远高于FeSe块体相的Tc,同样界面效应在其中起到决定性的作用。界面超导的研究为物理学家们探索高温超导提供了崭新的思路,具有重大的理论研究价值。

我和我的“小小定律”

什么是“小小定律”呢?在我的眼里,“小小定律”不像“超弦理论”那么伟大,后者希望去解释宇宙的全部;当然,“小小定律”也不像“小定律”那样,后者别人没有闲工夫管;“小小定律”只需要别人有兴趣来管一管,并且小小的满足一下揭示自然之谜的“成就感”就好。

结果像大多数的故事情节一样,我找到了一个我所珍爱的“小小定律”:超导-正常态临界转变温度Tc附近的“标度法则”。这个标度法则有什么用呢?很简单,它可以用来标示超导的临界转变温度Tc,并且能够用这个法则提升这个转变温度,让它在工业上能够实现

所以,我的“小小定律”上个月发表在英国自然出版集团的期刊Scientific Reports[2],论文下载链接在这里。

奥门新萄京娱乐场 3

过渡金属二硫族化合物MQ2(M=Ti,Nb,Ta,Mo,W等)的晶体结构由二维[MQ2]层组成,层间存在弱作用力,是一种准二维的电子系统,在低温下具有丰富的物理特性。由于其特殊的结构特点,可以通过各种物理或者化学的手段对它们进行剥离,获得单层的MQ2层。其中,2H-TaS2是一种典型的电荷密度波与超导共存的TMD材料,通过插层或高压的方式可以抑制CDW转变,增强2H-TaS2的超导特性。然而,界面调控2H-TaS2电子结构却未见报道。

版权声明:本文由奥门新萄京娱乐场发布于奥门新萄京娱乐场,转载请注明出处:奥门新萄京娱乐场:小小定律,重新堆叠成TaS2薄