陨石中发现的超导性-可能在地球外环境中超导

对原行星状星云上的蒙德拉比拉陨石的艺术再现； Mundrabilla超过银河系4。图片由圣地亚哥加州大学的詹姆斯·沃普勒提供（镜头眩光来自：shuter.bz/3bpa4LV；银盘来自L. Calcada / ESO：bit.ly/2Uv6vNt bit.ly/2QGjzyC；蒙德拉比拉的块，詹姆斯·沃普勒提供

纽约大学圣地亚哥分校和纽约布鲁克海文实验室的科学家一直在寻找研究人员运气不好的超导材料。他们将目光投向了一群稀疏的陨石，他们研究了15颗彗星和小行星，找到了“ Mundrabilla”和“ GRA 95205”这两种具有超导晶粒的陨石。

尽管陨石由于其在太空中的极端起源而为研究人员提供了来自太阳系最古老状态的多种物质相，但由于这些相可能具有微小的可测量性，因此它们也带来了检测挑战。研究团队使用一种称为磁场调制微波光谱（MFMMS）的超灵敏测量技术克服了这一挑战。他们的工作细节发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

在他们的论文中，加州大学圣地亚哥分校的研究人员Mark Thiemens，Ivan Schuller和James Wampler以及Brookhaven Lab的Shaobo Cheng和Yimei Zhu将陨石的相表征为铅，锡和铟（最柔软的非碱金属）的合金。他们说，他们的发现可能会影响对几种天文环境的理解，并指出在寒冷环境中的超导粒子会影响行星的形成，磁场的形状和起源，发电机的作用，带电粒子的运动等等。

在这颗蒙德拉比拉陨石中发现了超导晶粒，这是外星超导晶粒的首次鉴定。

舒勒纳米科学小组的博士后研究员，论文的第一作者沃普勒说：“天然存在的超导材料是不寻常的，但是它们特别重要，因为这些材料在外星环境中可能是超导的。”

舒勒（Schuller）是物理学系的一位杰出教授，在超导性和神经形态计算领域拥有丰富的专业知识，他指导了这项研究的方法论技术。在通过MFMMS减轻检测挑战后，研究人员对单个样品进行了细化和测量，使他们能够分离出包含最大超导分数的晶粒。接下来，研究小组使用一系列科学技术对谷物进行了表征，包括振动样品磁力法（VSM），能量色散X射线光谱法（EDX）和数值方法。

沃普勒说：“这些测量和分析确定了可能的相为铅，铟和锡的合金。”

据著名的化学和生物化学教授蒂门斯（Thiemens）称，具有极端形成条件的陨石非常适合观察奇特的化学物种，例如超导体，即导电或无阻传输电子的材料。但他指出，在这些外星[次要]行星中出现的超导材料具有独特性。

“我的项目部分是确定成千上万种不同类别的陨石中哪一种是合适的候选人，并讨论与行星过程的相关性；蒂门斯说：“一个来自行星的铁镍芯，另一个来自表面较厚的部分，遭到了轰炸，是最早观察到钻石的陨石之一。”

MFMMS数据显示了5K时Mundrabilla陨石晶粒的超导性。

根据宇宙化学家的说法，他有一颗以他的名字命名的陨石-Asteroid 7004Markthiemens-Mundrabilla是富含铁硫化物的陨石，来自于在小行星核心中融化并非常缓慢地冷却后形成的一类。另一方面，GRA 95205是一种绢云母陨石，这是一种罕见的类似石质的碎片，具有独特的矿物成分，在形成过程中受到了强烈的冲击。

舒勒认为，自然样品中的超导性是非常不寻常的。

“自然收集的材料不是纯相材料。即使是最简单的超导矿物，铅也很少以其天然形式被发现。”舒勒解释说。

研究人员一致认为，他们只知道一份关于矿物超滑石中自然超导的报道。但是，由于他们在PNAS文章中报告的超导相存在于两个这样的不同陨石中，因此它可能存在于其他陨石中。

参考：詹姆斯·沃普勒，马克·蒂门斯，郑少波，朱一梅和伊万·舒勒，“陨石中发现的超导性”，2020年3月23日，美国国家科学院院刊。DOI：
10.1073 / pnas.1918056117

这项研究得到了空军科研办公室的支持（授权号为FA9550-14-1-0202）；加州大学圣地亚哥分校校长协会。BNL的透射电子显微镜工作得到了美国能源部材料科学与工程学系基础能源科学办公室的资助（合同号DE-SC0012704）。