核技术在稀有金属间化合物展现超导性能方面起到了非常重要的作用。
来自马克斯普朗克固体化学物理研究所与Lviv Ivan-Franko 国立大学、the Technical University Freiberg、the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf,和ANSTO的研究人员在化学研究报告上联合发表了该项研究成果。
复合金属合金(CMAs)具有高性能催化的潜在作用,完成热能向电能等转化的设备材料和使用磁性制冷来提高冷却和温度控制系统的性能。
如果把热电发电机用作低功率的远程设备或者大型高效的发电机是很难实现的。
CMA的独特性质来源于其复杂的超结构,每个重复单元包含数百或数千个原子。
该项研究基于铍和铂组成的Be21Pt5相,研究人员试图去探索CMA中富铍相的形态及分布,比如利用X射线散射技术分析Be21Pt5中的结构,但是X射线不能很好的呈现铍原子分布成为了巨大的障碍。
为了精准定位铍原子,研究人员在澳大利亚中子散射中心使用了ECHIDNA中子粉末衍射仪。
仪器科学家Maxim Avdeev博士指出,将中子束与X射线数据相互结合使用对于探索该化合物的结构是至关重要的。
“由于铍是一种轻元素,导致其中子比X射线辐射大约20倍。使用X射线无法找到晶体中的铍原子,但通过中子衍射我们很容易找到它们。”
“由于铍是一种轻元素,与铂相比它对X射线的散射能力很弱,对比度大约为1至20左右,如果使用中子散射会使对比度改变为16至20,这样一来,发现铍原子就变得很容易了。”
来自X射线和中子粉末衍射的数据通过量子力学计算来补充以确定定义材料的电子性质的电子密度分布。
衍射数据表明,be21pt 5的晶体结构由4种嵌套多面体单元或团簇组成。每个团簇包含四个壳层,每个壳层中有26个具有独特缺陷分布的原子,原子缺失或不规则地排列在晶格结构中。
ANSTO的中子衍射实验对于确定Be21Pt5的结构起了很大的作用,Be21Pt5由四个独特的团簇组成(图中上面用颜色编码),每个簇含有26个原子。
该项研究中的相互协调能力对于最终确定该化合物的结构是非常重要的。
实物样本在德国进行合成后送往澳大利亚进行结构分析,当我们把实验后的相关数据发给我们的合作伙伴,他们就可以在他们的研究所中弄清楚该化合物的结构问题。
解决了晶体结构后,研究团队也将研究重点转向了Be21Pt5的物理性质,并取得了意想不到的发现。当温度低于2K时, Be21Pt5表现出超导特性。
“这个系列的金属间化合物转变成超导相的过程是很不寻常的。所以很有必要进行进一步的研究,以了解是什么导致这个不同寻常的过程,中子散射实验将在这个过程中发挥重要作用。”
文章来自phys网站,原文题目为Nuclear techniques unlock the structure of a rare type of superconducting intermetallic alloy.