艾姆斯國家實驗室的科學家發現了一種天然礦物–miassite（密硫銠礦），它是一種非常規超導體，挑戰了以往的觀念，並推進了我們對未來技術超導性的理解，這是自然界中僅有的四種在實驗室中生長後可作為超導體的礦物之一。

保羅-坎菲爾德（Paul Canfield）培育的密硫銠礦晶體圖片。資料來源：美國能源部艾姆斯國家實驗室

研究團隊對密硫銠礦的研究發現，它是一種非常規超導體，具有與高溫超導體類似的特性。他們的發現進一步加深了科學家對這種超導性的理解，這可能會在未來帶來更永續、更經濟的基於超導體的技術。

超導電性是指材料能夠導電而不損失能量。超導體的應用領域包括醫療核磁共振成像儀、電力電纜和量子電腦。傳統的超導體很好理解，但臨界溫度較低。臨界溫度是一種材料成為超導體的最高溫度。

20 世紀80 年代，科學家發現了非常規超導體，其中許多的臨界溫度要高得多。據艾姆斯實驗室的科學家魯斯蘭-普羅佐羅夫（Ruslan Prozorov）稱，所有這些材料都是在實驗室中培育出來的。這一事實使人們普遍認為，非常規超導並非自然現象。

普羅佐羅夫解釋說，很難在自然界中找到超導體，因為大多數超導元素和化合物都是金屬，容易與氧氣等其他元素發生反應。密硫銠礦（Rh17S15）是一種有趣的礦物，原因有幾個，其中之一就是它複雜的化學式。直覺上，我們會認為這是集中搜尋過程中刻意製造出來的東西，不可能存在於自然界中。

愛荷華州立大學物理和天文學特聘教授、艾姆斯實驗室科學家保羅-坎菲爾德（Paul Canfield）在新型晶體材料的設計、發現、生長和表徵方面擁有豐富的專業知識。他為這個項目合成了高品質的密硫銠礦晶體。坎菲爾德說：”雖然密硫銠礦是在俄羅斯車里雅賓斯克州米亞斯河附近發現的一種礦物，但它是一種罕見的礦物，一般不會生長出形態良好的晶體。”

密硫銠礦晶體是發現結合了高熔點元素（如Rh）和揮發性元素（如S）的化合物的更大努力的一部分。坎菲爾德說：”與純元素的性質相反，我們一直在掌握這些元素混合物的使用方法，使晶體能夠在蒸汽壓最小的情況下低溫生長。這就像發現了一個隱藏的釣魚洞，裡面有很多大魚。在Rh-S 系統中，我們發現了三種新的超導體。而且，透過魯斯蘭的詳細測量，我們發現密硫銠礦是一種非常規超導體。”

研究小組專門研究低溫超導體的先進技術。材料需要低至50 毫開爾文，也就是約華氏零下460 度。

普羅佐羅夫的團隊使用了三種不同的測試來確定密硫銠礦的超導性質。主要測試稱為”倫敦穿透深度”。它確定了弱磁場從表面穿透超導體體的距離。在傳統超導體中，此長度在低溫下基本上保持不變。然而，在非常規超導體中，它隨溫度呈線性變化。這項測試表明，密硫銠礦具有非常規超導體的特性。

研究小組進行的另一項測試是在材料中引入缺陷。這項測試是他的團隊在過去十年中採用的一項標誌性技術。它包括用高能量電子轟擊材料。在這個過程中，離子會被擊離它們的位置，從而在晶體結構中產生缺陷。這種無序會導致材料臨界溫度的變化。

傳統超導體對非磁性無序並不敏感，因此這種測試將顯示臨界溫度沒有變化或變化很小。非常規超導體對無序非常敏感，引入缺陷會改變或抑制臨界溫度。它還會影響材料的臨界磁場。研究團隊發現，在密硫銠礦中，臨界溫度和臨界磁場的表現與非常規超導體的預測一致。

對非常規超導體的研究提高了科學家對其工作原理的理解。普羅佐羅夫解釋說，這一點非常重要，因為”揭示非常規超導背後的機制是超導體經濟合理應用的關鍵”。

編譯自: ScitechDaily