超导性在过渡金属二硫属化物中的新发现
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超导性是一种奇妙的物理现象，它指的是某些材料在低温下电阻消失，电流可以无损耗地流过的性质。超导性是量子力学的一个重要结果，它涉及到电子之间的相互作用和配对。超导材料还有其他一些特殊的性质，比如迈斯纳效应，它指的是超导材料在外部磁场下会排斥磁通，形成一个完美的抗磁体。
超导性是物理学中的一个重要课题，它有着广泛的应用前景，比如磁悬浮列车、核磁共振成像、量子计算等。然而，超导性的机理和条件还没有完全理解，目前已知的超导材料都需要很低的温度才能实现，这限制了它们的实用性。因此，寻找新的超导材料，尤其是高温超导材料，是物理学家们的一个重要目标。 过渡金属二硫属化物过渡金属二硫属化物是一类由过渡金属（如钨、钼、铌等）和硫属元素（如硫、硒、碲等）组成的化合物，它们具有层状的晶体结构，每一层之间通过范德华力连接。这些材料有着丰富的物理性质，比如金属、半导体、绝缘体、拓扑绝缘体、磁性、超导性等。它们也是二维材料的一种，可以通过剥离的方法得到单层或者几层的薄片，这些薄片可以用来制作各种纳米器件和异质结构。
过渡金属二硫属化物中的一些材料已经被发现具有超导性，比如NbSe2，TaS2，MoS2等。这些材料的超导性和它们的层状结构有关，因为层状结构可以影响电子的维度、对称性、耦合强度等。然而，这些材料的超导转变温度（Tc）都很低，而且它们的超导电流密度（Jc）也很低，这些性能限制了它们的应用范围。 新的超导材料一篇最近发表在《美国化学会杂志》上的论文发现了一种新的超导材料，它是由NbSe2和InSe2两种过渡金属二硫属化物组成的层状结构。他们通过化学气相沉积的方法，在NbSe2的范德华间隙中插入了InSe2的层，形成了(InSe2)xNbSe2的化合物，其中x是InSe2的摩尔分数，可以通过控制反应条件来调节。这种方法可以有效地改变NbSe2的晶格参数、电子结构、电荷密度等，从而影响它的超导性。
作者发现，当x=0.12时，(InSe2)xNbSe2的超导转变温度达到了11.6 K，比纯的NbSe2的7.2 K高。这是目前已知的所有过渡金属二硫属化物中最高的Tc。而且，这种材料的超导电流密度也达到了8x10^5 A/cm2，比纯的NbSe2高出了40倍，这是目前已知的所有过渡金属二硫属化物中最高的Jc。这些性能表明，这种材料是一种优异的超导材料，有着很大的应用潜力。 作者还发现，这种材料的超导性和InSe2的插入有密切的关系。InSe2的插入不仅使得NbSe2的晶格发生了扩张，降低了电子和声子的耦合强度，从而抑制了电荷密度波的形成，而且还使得Nb的价态发生了变化，从Nb4 变成了Nb2 ，增加了电子的关联效应，从而增强了超导配对的机制。这些发现揭示了过渡金属二硫属化物中超导性和电荷密度波的竞争关系，以及过渡金属的价态对超导性的影响。 |
