Können Palladate die neue Oxid-Supraleiterfamilie sein?

Die Supraleitung, die sich durch einen elektrischen Widerstand von Null unterhalb einer kritischen Temperatur und durch Phänomene des Austreibens des magnetischen Flusses auszeichnet, hat weitreichende Auswirkungen auf eine effiziente Energieübertragung, Quantencomputer und Anwendungen wie die magnetische Bildgebung in der Medizin. Aufgrund ihrer hohen Übergangstemperaturen wurden keramische Supraleiter auf der Basis von Kupferoxiden (Cupraten) in den letzten Jahrzehnten eingehend untersucht. Die derzeitigen Bemühungen konzentrieren sich darauf, die Funktionsweise dieser ungewöhnlichen (unkonventionellen) Supraleiter zu verstehen und neue Materialien mit optimierten supraleitenden Eigenschaften zu finden. Mit den Erkenntnissen aus der theoretischen und experimentellen Forschung über Cuprate können wir eine Reihe von Materialanforderungen definieren, die als Konstruktionsprinzipien für die Entwicklung neuer Oxid-Supraleiter dienen sollten. Nach der Entdeckung der Kuprate dauerte es jedoch mehr als 30 Jahre, bis man herausfand, dass geschichtete Nickelate (auf der Basis von Ni, dem linken Nachbarn von Cu im Periodensystem) ebenfalls supraleitend sind. Heute, fünf Jahre nach dieser Entdeckung, gibt es eine ganze Familie von Nickelat-Supraleitern, und sie wird ständig erweitert. Zu den Nickelat-Supraleitern gehören die zuerst entdeckten dotierten Verbindungen mit unendlich vielen Schichten (z. B. Nd1-xSrxNiO2), aber auch andere reduzierte Schichtphasen oder Nickelatkristalle in Masse unter hohem Druck. Auf der Grundlage der oben dargelegten Konstruktionsprinzipien deuten die Gemeinsamkeiten zwischen Nickelaten und Kupraten darauf hin, dass dies gute Strategien sind, die man bei der Suche nach neuen Materialien verfolgen kann. Daher können wir uns jetzt mehr denn je fragen: Gibt es noch andere neue Supraleiterfamilien von Übergangsmetalloxiden? Betrachtet man das Periodensystem, so befindet sich Pd in der Nähe von Cu und unterhalb von Ni. Nach dem gleichen Konzept wie bei den Nickelaten sollte die Reduktion von dotierten RPdO3 (R=Seltene Erden) Perowskit- Filmen zum dotierten RPdO2 mit unendlich vielen Schichten zu einer elektronischen Struktur führen, die für Supraleitfähigkeit anfällig ist. Ziel des Projekts ist die Synthese und Untersuchung neuartiger Quantenmaterialien, die aus Palladium-basierten Oxid-Heterostrukturen bestehen, um eine neue Familie von Oxid-Supraleitern zu entdecken. Die Entdeckung einer solchen neuen Familie von Übergangsmetall-Supraleitern kann unser Verständnis von unkonventionellen Supraleitern revolutionieren. Wir stellen außerdem fest, dass die Synthese der Pd-basierten Perowskit-ähnlichen Oxidheterostrukturen für sich genommen bemerkenswert ist, da ihre elektronischen Eigenschaften bisher noch nicht untersucht wurden.