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高溫超導(dǎo)體的臨界溫度將再度突破嗎?來(lái)自美國(guó)芝加哥大學(xué)、德國(guó)馬斯克普朗克研究所的國(guó)際團(tuán)隊(duì),最近發(fā)現(xiàn)稱(chēng)為“超氫化鑭”的化合物,于高壓環(huán)境中可以在零下23℃表現(xiàn)出超導(dǎo)特性,我們似乎越來(lái)越接近開(kāi)發(fā)常溫超導(dǎo)材料的愿景。
所謂超導(dǎo)體(superconductor),是指在特定溫度下呈現(xiàn)零電阻、完全抗磁性的導(dǎo)體,傳輸過(guò)程中不會(huì)有能量損失,如果有一天,超導(dǎo)體材料可在室溫下普及并與太陽(yáng)能電場(chǎng)結(jié)合,則材料幾乎可以將電力零消耗輸送到任何地方;其他應(yīng)用領(lǐng)域則比如超級(jí)計(jì)算機(jī)、超高速磁浮列車(chē)等。
問(wèn)題是我們到目前都還沒(méi)有室溫超導(dǎo)體這種東西。
根據(jù)材料達(dá)到超導(dǎo)特性的臨界溫度分類(lèi),超導(dǎo)體可分為“低溫超導(dǎo)體”跟“高溫超導(dǎo)體(High-temperature superconductor)”,低溫超導(dǎo)體通常需要特殊技術(shù)才能達(dá)到臨界溫度,而高溫超導(dǎo)體(相對(duì)于絕對(duì)零度而言)較接近現(xiàn)實(shí),研究路上從最初的23.2K(約零下250℃)提升到目前的溫度最高記錄,為德國(guó)馬克斯·普朗克研究所創(chuàng)造的203K(零下70℃),這已經(jīng)是很驚人的突破,但明顯離常溫還有一段距離。
現(xiàn)在,由馬克斯·普朗克化學(xué)研究所物理學(xué)家Mikhail Eremets領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì),可能發(fā)現(xiàn)了臨界超導(dǎo)溫度能達(dá)到–23℃的高溫超導(dǎo)體新材料:超氫化鑭(lanthanum superhydride)!
研究人員取來(lái)僅幾微米大小的鑭金屬樣本,放進(jìn)一個(gè)打孔且充滿液態(tài)氫的金屬箔中,接著將此設(shè)備連接電線,然后對(duì)其施加高達(dá)150~170GPa的壓力——將近地球海平面壓力150萬(wàn)倍。下一步,研究人員以激光光轟擊樣本,使鑭和氫結(jié)合形成氫化鑭,最后用X射線束測(cè)量該材料的結(jié)構(gòu)與成分
研究人員以激光光轟擊材料樣本(中心藍(lán)點(diǎn))。
研究人員證實(shí),這種材料在零下23℃時(shí)表現(xiàn)出超導(dǎo)4種特性中的3種:零電阻(Zero Resistance)、外加磁場(chǎng)下臨界溫度降低、當(dāng)一些元素被不同的同位素取代時(shí)出現(xiàn)溫度變化,只差沒(méi)有檢測(cè)到邁斯納效應(yīng)(Meissner effect)。
邁斯納效應(yīng)是超導(dǎo)體從一般狀態(tài)相變至超導(dǎo)態(tài)的過(guò)程中,對(duì)磁場(chǎng)產(chǎn)生排斥的現(xiàn)象,研究人員表示,這是由于鑭金屬樣本非常小,所以無(wú)法觀察到這種影響。
雖然團(tuán)隊(duì)對(duì)材料施加的壓力之大,不太可能落實(shí)應(yīng)用,但顯然我們又往0℃室溫超導(dǎo)體邁進(jìn)一大步,研究人員下一個(gè)目標(biāo),就是尋找在常壓之下也能表現(xiàn)出超導(dǎo)特性的神奇化合物。新論文發(fā)布在《Nature》期刊。 |