科技日报记者 张梦然
日本东京都立大学研究人员通过混合两种材料，创造了一种具有手性晶体结构的新型超导体。新的铂—铱—锆化合物在2.2K温度以下转变为超导体，使用X射线衍射可观察到其具有手性晶体结构。该技术方案有望加速对新型奇异超导材料的发现和理解。相关论文发表在最新一期《美国化学会杂志》上。
将非手性超导材料和手性非超导材料以不同的元素比例组合在一起，以产生具有两者性质的新化合物。
图片来源：东京都立大学
科学家希望了解超导材料的奇异性质如何从其结构中产生，以及如何控制结构以获得理想的特性。其中一个有趣的研究进展是手性问题。许多结构都具有手性，这种性质意味着，它们与其镜像不能重合。而超导体中手性的效应可使超导体在高磁场暴露下更加稳固。
东京都立大学团队此次引入了一种全新的方法寻找手性化合物。他们没有梳理化合物列表，而是混合了两种具有已知物理性质的化合物。其中一种是具有超导性但没有手性的铂锆化合物，另一种是具有手性但没有超导性的铱锆化合物。将两种化合物以不同的元素比例组合在一起，能有效地“混搭”物理性质，从而提出一种同时具有手性晶体结构和超导性的新材料。
该团队首先研究了不同的混合物比例，发现在大约80%的铱内含物中，手性晶体结构的比例在室温下迅速增加。当样品冷却到低温，他们能确认高达85%左右的超导性。这留下了一个“小窗口”，手性和超导性两种属性都可在其中显现。显然，他们的新化合物是一种具有手性结构的超导体。
研究团队还证实，超导性是在本体中产生的，而不是从表面产生的。他们的工作展示了“混搭”方法在制造新的奇异超导体方面的潜力。
总编辑圈点：
为什么科学家致力探索手性结构的超导体？手性顾名思义，就像我们的左手和右手，虽然看似相同，但其实并不能重叠为一。手性现象广泛存在，可以说是自然界的基本属性。而超导性则是物理学中最受关注的现象之一。长期以来，科学家们所验证的超导材料都是非手性的，手性和超导性几乎不在同一材料中被同时发现。这对于超导体的研发来说，可不是什么好消息，因为大多数材料都具有手性。而这二者的统一，或将是未来创造大幅提高用电效率的超导体的关键。