铜基超导材料发现30周年专辑封面



《科学通报》Volume 62 (2017)


铜系”超导体系Cu12(n-1)n:化学组成为CuBa2Can-1CunO2n+2+δ,由于电荷库最外层的特征元素为铜,沿用铜基超导材料命名法称为“铜系”超导体系[Ref 123]。

Cu12(n-1)n含义为:“Cu”代表体系电荷库最外层的特征元素“铜”(如果电荷库最外层为BiO层,称为Bi系,HgO层则称为Hg系),数字“1”代表特征电荷库“非完美铜氧面”有1层,数字“2”代表紧邻铜氧面导电层的电荷库(BaO)面有2层,n代表单胞含有的完美铜氧平面个数,(n-1)代表铜氧面之间的隔离层{Ca}的层数。图中所示为Cu1212、Cu1223、Cu1234的晶体结构,分别含有2层、3层和4层铜氧面,超导转变温度随结构所含铜氧面个数改变。把Cu1212的“Ca”换成元素“Y”,即为著名的YBa2Cu3O6+?(简称YBCO123),所以YBCO123在结构上可以看作“铜系”超导体系的Cu1212组元[Re.2]。

“铜系”是通过高压高温合成技术发现的超导新体系[3],但在常压条件可以回收,详参本期专辑文章“运用高压技术设计和研制超导材料新体系”。“铜系”超导体只含铜和碱土氧化物(已知可构成铜基超导材料的最基本的成分),不含其它主要铜基超导材料体系所需要的稀土、Bi、Hg等复杂或有毒元素,组分经济环境友好。“铜系”的超导转变温度可达120K以上,高于Bi系超导材料,接近常压条件已知转变温度最高的Hg12(n-1)n铜基超导材料。“铜系”超导材料在常压承载临界电流特性优于Bi系和Hg系铜基超导体,承载临界电流密度可媲美液氮温区性能最好的YBCO123超导体,参本期专辑文章“基于高压技术的超导材料新体系设计和研制”及文献3的详细描述。

Ref:

1. C Q Jin et al. Physica C 223, 238(1994);

2. CQ JIN: “A New Superconducting Homologous Series of Compounds: Cu-12(n-1)n” Invited Talk at International Symposium on Superconductivity. Published in Advances in Superconductivity VI I(Springer Verlag Tokyo), p249(1995);

3. C Q Jin et al. Phys. Rev. B 61,778(2000)