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《Nature》:科学家可能找到了接近室温的超导体材料!

来源:材料科学与工程|

发表时间:2019-05-28

点击:18811

文章来源:十轮网


高温超导体的临界温度将再度突破吗?来自美国芝加哥大学、德国马斯克普朗克研究所的国际团队,最近发现称为“超氢化镧”的化合物,于高压环境中可以在零下23℃表现出超导特性,我们似乎越来越接近开发常温超导材料的愿景。



所谓超导体(superconductor),是指在特定温度下呈现零电阻、完全抗磁性的导体,传输过程中不会有能量损失,如果有一天,超导体材料可在室温下普及并与太阳能电场结合,则材料几乎可以将电力零消耗输送到任何地方;其他应用领域则比如超级计算机、超高速磁浮列车等。


问题是我们到目前都还没有室温超导体这种东西。


根据材料达到超导特性的临界温度分类,超导体可分为“低温超导体”跟“高温超导体(High-temperature superconductor)”,低温超导体通常需要特殊技术才能达到临界温度,而高温超导体(相对于绝对零度而言)较接近现实,研究路上从最初的23.2K(约零下250℃)提升到目前的温度最高记录,为德国马克斯·普朗克研究所创造的203K(零下70℃),这已经是很惊人的突破,但明显离常温还有一段距离。


现在,由马克斯·普朗克化学研究所物理学家Mikhail Eremets领导的团队,可能发现了临界超导温度能达到–23℃的高温超导体新材料:超氢化镧(lanthanum superhydride)!


研究人员取来仅几微米大小的镧金属样本,放进一个打孔且充满液态氢的金属箔中,接着将此设备连接电线,然后对其施加高达150~170GPa的压力——将近地球海平面压力150万倍。下一步,研究人员以激光光轰击样本,使镧和氢结合形成氢化镧,最后用X射线束测量该材料的结构与成分



研究人员以激光光轰击材料样本(中心蓝点)。


研究人员证实,这种材料在零下23℃时表现出超导4种特性中的3种:零电阻(Zero Resistance)、外加磁场下临界温度降低、当一些元素被不同的同位素取代时出现温度变化,只差没有检测到迈斯纳效应(Meissner effect)。


迈斯纳效应是超导体从一般状态相变至超导态的过程中,对磁场产生排斥的现象,研究人员表示,这是由于镧金属样本非常小,所以无法观察到这种影响。


虽然团队对材料施加的压力之大,不太可能落实应用,但显然我们又往0℃室温超导体迈进一大步,研究人员下一个目标,就是寻找在常压之下也能表现出超导特性的神奇化合物。新论文发布在《Nature》期刊。


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