室温超导材料的新突破

作者: 小宇

来源: https://www.rochester.edu/newscenter/highest-temperature-superconducting-materials-metals-reddmatter-551382/

发布日期: 2023-03-09 20:30:50

罗彻斯特大学的物理学家Ranga Dias团队宣布发现了一种在294K(21°C)和1GPa压强下表现出超导性的材料,这一发现如果被验证,将对科技领域产生深远影响。

在拉斯维加斯举行的美国物理学会3月年会上,罗彻斯特大学的物理学家Ranga Dias在一场演讲中宣布,他和他的团队实现了超导领域的一个百年梦想:他们创造出了一种能在294K(21°C)的温度和1GPa(近10000标准大气压)的压强下表现出超导性的材料。最新结果已经发表在《自然》杂志上。相比之前结果,Dias的团队不仅提升了超导温度,还降低了实现超导所需的压强。

如果这个结果被证明是正确的,那么将对我们的生活带来革命性的影响,因为室温超导材料可以带来高效的电网和计算机芯片,创造出悬浮列车和核聚变动力所需的超强磁铁,实现更实惠的医疗成像和扫描技术,以及更快、更高效的电子数字逻辑和存储设备技术。一个多世纪以来,科学家们已经知道,将大多数金属冷却到仅比绝对零度高几度的温度时,这些材料会发生戏剧性的变化。

含有氢的材料特别适合这种配对机制,因为氢是最轻的化学元素,具有最高的振动频率。近年来,通过将稀土金属与氢结合,然后掺入氮或碳而形成的氢化物,为研究人员制造超导材料提供了一个管用的“配方”。最重要的是,这些材料可以在更小的压强下,表现出超导特性。Dias团队将目光投向了元素周期表中的镥。镥的电子轨道构型让它可以提供更多能参与形成库珀对的电子,因此可能会使超导更容易。此外,他们还添加了微量的氮。

研究团队将一层镥薄膜放置在一种由99%的氢气和1%的氮气组成的混合气体中,通过将压强提升到2GPa,并在473K(200°C)的温度下反应2~3天,产生了具有蓝色光芒的镥-氮-氢化合物。然后,研究人员用金刚石压砧对产生的化合物进行了压缩。在对这个范围进行分析后,研究人员发现,在压强为1GPa时,临界温度最高,这个温度为294K,也就是21°C。

这样的结果是否意味着,室温超导和应用技术的曙光已经到来?答案或许没有这么简单。这是一项会引发巨大争议和质疑的研究成果,因为在不久之前,这一团队的另一篇关于碳质硫化氢的高温超导研究就遭到了撤回,撤回原因是磁测量数据存在问题。这样的插曲,可能会导致人们本能地倾向于对这项最新研究持不信任的态度。

但公平的是,这篇新论文的所有同行评审,可能也都有持有相同的第反应,所以他们在审议这项新的研究时,可能会更加严苛。

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