自然界中发现的第一个非常规超导体

这是第四种自然产生的超导体。

为这项工作生长的镁铁矿晶体的图像。

图片来源：保罗·坎菲尔德。

科学家们发现了第一个非常规超导体，其化学成分也存在于自然界中。这种矿物被称为镁铁矿，是一种真正奇特的物质。只有三种其他天然超导体，但它们遵循巴丁-库珀-施里弗理论的规则，这是第一个超导微观理论。实验室培养的 miasssite 是不同的。

超导性意味着在将磁场推到材料外部时没有电阻的能力（因此可以在不浪费能量的情况下传输电力）。这种情况发生在低于某个临界温度时。在传统的超导体中，这是由于在某种状态下形成了键合的电子对。他们被称为库珀对。相反，非常规超导体表现出相同的宏观特征，但导致这种状态的原因有所不同。

传统超导体和非常规超导体之间还有另一个区别。前者的临界温度往往更接近绝对零，而后者则具有高温超导性。现在，当我们谈论高温时，我们指的是 77 开尔文以上，距离室温超导的圣杯还很远，但至少正在路上。

这就是镁铝矿的用武之地。尽管其临界温度较低，为 -267.75°C (-449.95°F)，但它具有临界温度较高的超导体的非常规特性，研究人员希望利用它来更好地了解非常规超导的起源。该矿物具有复杂的化学式，含有 17 个铑原子和 15 个硫原子 (Rh17S15)。

艾姆斯国家实验室的资深作者鲁斯兰·普罗佐罗夫在一份声明中说：“直觉上，你认为这是在集中搜索过程中故意产生的东西，它不可能存在于自然界中。” “但事实证明确实如此。”

自然界中的弥阿石是在俄罗斯车里雅宾斯克州米阿斯河附近发现的。制造它的元素往往会与氧气发生反应，因此它非常罕见。它也不会生长成形状良好的晶体，因此只有通过实验室生长才能评估其特性。

研究人员正在将铑硫系统视为可能存在有趣的超导体的地方。普罗佐罗夫的团队将材料保持在略高于绝对零（-273.1°C/-460°F）的水平，一旦超导性建立，他们就测试了它的传统程度。

一项测试称为“伦敦渗透深度”。在传统的超导体中，弱磁场可以以恒定的长度穿透大部分材料。在非常规的情况下，这会随着温度的变化而变化。 

另一种方法是用高能电子撞击材料，造成缺陷。非常规超导体对这些缺陷高度敏感。米阿赛特的行为就像一种非常规的超导体。

保罗·坎菲尔德教授补充道：“这就像找到一个隐藏的钓鱼洞，里面全是大肥鱼。在Rh-S系统中，我们发现了三种新的超导体。而且，通过鲁斯兰的详细测量，我们发现米阿斯特体是一种非常规的超导体。” ，来自爱荷华州立大学和艾姆斯实验室。坎菲尔德为这个项目合成了 miasssite。

描述结果的论文发表在《通讯材料》杂志上。