@MSGID: 1:317/3 64af7e03
@PID: hpt/lnx 1.9.0-cur 2019-01-08
@TID: hpt/lnx 1.9.0-cur 2019-01-08
 A foundation that fits just right gives superconducting nickelates a
boost 
 It irons out wrinkles in thin films of these novel superconductors so
scientists can see their true nature for the first time 

  Date:
      July 12, 2023
  Source:
      DOE/SLAC National Accelerator Laboratory
  Summary:
      Researchers made thin films of an exciting new nickel oxide
      superconductor that are free of extended defects. This improved
      the material`s ability to conduct electricity with no loss and
      gave them the first clear view of its properties. They discovered
      that this nickelate is more like the superconducting cuprates than
      previously thought.


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FULL STORY
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Researchers at the Department of Energy`s SLAC National Accelerator
Laboratory and Stanford University say they`ve found a way to make thin
films of an exciting new nickel oxide superconductor that are free of
extended defects.

Not only does this improve the material`s ability to conduct electricity
with no loss, they said, but it also allows them to discover its true
nature and properties, both in and out of the superconducting state,
for the first time.

Their first look at a superconducting nickel oxide, or nickelate,
that does not have defects revealed that it is more like the cuprates
- which hold the world`s high-temperature record for unconventional
superconductivity at normal pressures -- than previously thought. For
instance, when the nickelate is tweaked to optimize its superconductivity
and then heated above its superconducting temperature, its resistance
to the flow of electric current increases in a linear fashion, just as
in cuprates.

Those striking similarities, they said, may mean these two very different
materials achieve superconductivity in much the same way.

It`s the latest step in a 35-year quest to develop superconductors that
can operate at close to room temperature, which would revolutionize
electronics, transportation, power transmission and other technologies
by allowing them to operate without energy-wasting electrical resistance.

The research team, led by Harold Hwang, director of the Stanford Institute
for Materials and Energy Sciences (SIMES) at SLAC, described their work
today in the journal Nature.

"Nickelate films are really unstable, and until now our efforts to
stabilize them on top of other materials have produced defects that are
like speed bumps for electrons," said Kyuho Lee, a SIMES postdoctoral
researcher who contributed to the discovery of superconductivity in
nickelates four years ago and has been working on them ever since.

"These quality issues have led to many debates and open questions about
nickelate properties, with research groups reporting widely varying
results," Lee said. "So eliminating the defects is a significant
breakthrough. It means we can finally address the underlying physics
behind these materials and behind unconventional superconductivity
in general."  Jenga chemistry and a just-right fit The defects, which
are a bit like misaligned zipper teeth, arise from the same innovative
process that allowed Hwang`s team to create and stabilize a nickelate
film in the first place.

They started by making a common material known as perovskite. They
"doped" it to change its electrical conductivity, then exposed it to a
chemical that deftly removed layers of oxygen atoms from its molecular
structure, much like removing a stick from a tower of Jenga blocks. With
the oxygen layers gone, the film settled into a new structure -- known
as an infinite-layer nickelate -that can host superconductivity.

The atomic latticework of this new structure occupied a slightly bigger
surface area than the original. With this in mind, they had built the
film on a foundation, or substrate, that would be a good fit for the
finished, spread-out product, Lee said.

But it didn`t match the atomic lattice of the starting material, which
developed defects as it tried to fit comfortably onto the substrate --
and those imperfections carried through to the finished nickelate.

Hwang said it`s as if two friends of different sizes had to share a
coat. If the coat fit the smaller friend perfectly, the larger one would
have a hard time zipping it up. If it fit the larger friend perfectly,
it would hang like a tent on the smaller one and let the cold in. An
in-between size might not be the best fit for either of them, but it`s
close enough to keep them both warm and happy.

That`s the solution Lee and his colleagues pursued.

In a series of meticulous experiments, they used a substrate that was
like the in-between coat. The atomic structure of its surface was a
close enough fit for both the starting and ending materials that the
finished nickelate came out defect-free. Lee said the team is already
starting to see some interesting physics in the nickelate now that the
system is much cleaner.

"What this means," Hwang said, "is that we are getting closer and
closer to measuring the intrinsic properties of these materials. And
by sharing the details of how to make defect-free nickelates, we hope
to benefit the field as a whole."  Researchers from Cornell University
contributed to this work, which was funded by the DOE Office of Science
and the Gordon and Betty Moore Foundation`s Emergent Phenomena in Quantum
Systems Initiative.

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Materials provided by DOE/SLAC_National_Accelerator_Laboratory. Original
written by Glennda Chui. Note: Content may be edited for style and length.


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Journal Reference:
   1. Kyuho Lee, Bai Yang Wang, Motoki Osada, Berit H. Goodge, Tiffany
   C. Wang,
      Yonghun Lee, Shannon Harvey, Woo Jin Kim, Yijun Yu,
      Chaitanya Murthy, Srinivas Raghu, Lena F. Kourkoutis, Harold
      Y. Hwang. Linear-in- temperature resistivity for optimally
      superconducting (Nd,Sr)NiO2.

      Nature, 2023; 619 (7969): 288 DOI: 10.1038/s41586-023-06129-x
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Link to news story:
https://www.sciencedaily.com/releases/2023/07/230712124614.htm

--- up 1 year, 19 weeks, 2 days, 10 hours, 50 minutes
 * Origin: -=> Castle Rock BBS <=- Now Husky HPT Powered! (1:317/3)
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