东京城市大学的科学家创造了一种新型的层状超导材料，其导电层由铋，银，锡，硫和硒制成。导电层具有四个不同的子层。通过引入更多的元素，他们能够实现无与伦比的可定制性和更高的“临界温度”，在该温度以下可以观察到超导性，这是超导体研究的关键目标。他们的设计策略可以应用于设计新的和改进的超导材料。
曾经是学术界的好奇心，超导体现在处于真正的技术创新的最前沿。日常MRI机器，用于治疗的粒子加速器中都可以看到超导磁体，更不用说目前正在建造的连接东京和名古屋的新型中央新干线磁悬浮列车。近来，已经研究了一种全新的“层状”超导结构，其由超导和绝缘的二维晶体层的交替层组成。尤其是，鉴于该系统具有创造超高效热电器件的潜力和全新的“高温”超导材料类别，该系统的可定制性引起了人们的特别关注。
东京都立大学水口佳一副教授领导的一个研究小组最近创造了一种基于硫化铋的层状超导体。他们的工作已经揭示了新颖的热电特性和升高的“临界温度”，在该温度以下可以观察到超导性。现在，他们与山梨大学的团队合作，采用了该系统的多层版本，该系统的导电层由四个原子层组成，并开始交换出小部分不同的原子种类，以探究材料的变化。
他们从由铋，银和硫制成的导电层开始，尝试用部分银代替锡。通过改变银的含量，他们能够将临界温度从0.5K提高到2.0K以上。有趣的是，他们发现这伴随着其电阻率在明显更高的温度下消失的现象。尽管尚不清楚其背后的原因，但很明显，添加锡已显着改变了材料的电子结构。此外，他们采用了最佳的铋，银，硫和锡的组合，并用部分硫代替了硒，这是一种已知的改进方法，可以改善其原始硫化铋材料的超导性能。他们不仅将临界温度进一步提高到3.0K，而且发现对磁场的响应显示出“整体”超导电性的特征，这清楚地证明了它们实际上可以同时获得减小尺寸和散装材料的优点。
通过改变层的组成和层数，该团队相信他们即将实现新的，定制的基于硫化铋的超导材料的自底向上工程。
——文章发布于2019年10月12日
