Новий метод синтезу надпровідникових нанонитей диборида магнію порівняно з доступних прекурсорів

Міжнародний колектив дослідників запропонував новий метод синтезу надпровідникових нанонитей диборида магнію порівняно з доступних прекурсорів. Тим не менш, величини критичної густини струму порівнянні з кращими зразками.

Десять років тому журнал Nature сообщял про досягнення чергового максимуму критичної температури (40К) серед «низькотемпературних» надпровідників, і що найдивніше – це відкриття було зроблено для досить відомого і простого зі структурної точки зору з’єднання, диборида магнію.

Рис. 1. а) Залежність критичної густини струму від величини індукції магнітного поля при температурі 4,2 К після відпалу при різних температурах. Для порівняння наведені величини для нанонитей, отриманих з аморфного бору b) Схематичне зображення процедури отримання нанонити. СЕМ-мікрофотографія нанонити з бору, інкапсульованого вуглецем (с). Температура відпалу 6500С, час відпалу 30 хвилин. Аналогічна мікрофотографія у разі використання не інкапсульованого бору (d).

Як відомо, кристалічний бор (а точніше його β-ромбоэдрическая модифікація) відрізняється високою термічною стійкістю, тому висока температура в ході його реакції з магнієм призводить до грубозернистої структури MgB2, що, в свою чергу, призводить до зменшення сили піннінга, а, отже, до зменшення критичної густини струму. Одним із шляхів зниження реакційної температури може бути отримання нанорозмірних зразків, наприклад нанонитей. Однак існуючі методи зростання таких нанонитей має великий недолік – високу пористість кінцевого матеріалу, що знижує величину критичної густини струму.


Рис. 2. СЕМ-мікрофотографія бору, інкапсульованого бором (а) і не інкапсульованого, а також результати їх РФА (с) і ПЕМ-мікрофотографії високого дозволу з відповідними ШПФ (d,e і f). е) ПЕМ з можливістю вибору певних енергій електронів і відповідні карти бору (g) і вуглецю (h).

Міжнародний колектив дослідників запропонував принципово інший метод зростання нанонитей. Суть методу полягає у використанні крупнозернистого порошку магнію (розміром більше 150 мкм) і нанодисперсного бору, інкапсульованого вуглецем (інкапсуляція перешкоджає окисленню бору до B2O3), сприяє зниженню температури реакції та зменшення блочності нанонити.

Магній значно більш пластичний матеріал, ніж бор, тому при холодній обробці магній «витягується» вздовж напрямку нитки. Як і передбачалося, критична щільність струму досягає при цьому 27000 А/см2 при величині індукції магнітного поля 10 Тл і температурі 4,2 К, що відповідає найбільшим величинами, отриманими для нанонитей з аморфного бору (який істотно дорожче кристалічного) і допованих вуглецем.


Рис. 3. а) Спектр РФС не інкапсульованого бору b) ПЕМ-мікрофотографії високого дозволу інкапсульованого бору і відповідні ШПФ виділених ділянок (с і d).

Результати досліджень опубліковані в статті:

Jung Ho Kim, Sangjun Oh, Hiroaki Kumakura, Akiyoshi Matsumoto, Yoon-Uk Heo, Kyeong-Se Song, Yong-Mook Kang, Minoru Maeda, Matt Rindfleisch, Mike Tomsic, Seyong Choi, Shi Xue Dou Tailored Materials for High-Performance MgB2 Wire. – Advanced Materials. – V. 23. – Issue 42. – P. 4942-4946; November 9, 2011; DOI: 10.1002/adma.201101243.

nanometer.ru

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *