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15℃!真正的常溫超導首次實現了

常溫超導領域重要的里程碑:物理學家們首次在15℃實現了超導性。以前的記錄是-23℃。

羅切斯特大學的物理學家蘭加·迪亞斯(Ranga Dias)表示:「由於低溫的限制,具有如此卓越性能的材料並未像大家想像的那樣徹底地改變世界。但是,我們將打破屏障,為許多潛在的應用推開大門。」

自1911年首次發現材料的超導性,它就已成為凝聚態物理中的熱點。

超導包含兩個關鍵屬性。首先是零電阻。第二是所謂的邁斯納效應,其中超導材料的內部磁場被驅至體外,迫使磁力線在材料周圍重新分布——著名的應用如磁浮列車。

超導本應徹底改變我們的世界——從磁懸浮運輸到數據傳輸再到無損電網。結果卻被一個問題所阻撓。

材料的超導性需要極低的溫度才能產生和維持——既困難又昂貴,已被證明是應用的實際障礙。

最近,物理學家發現,輕質元素(例如硫化氫和氫化鑭)的超導性,對溫度的要求相對寬鬆。氫是自然界中最輕的元素。但是氫氣是絕緣體。因此,為了實現超導性,需要在巨大的壓力下對其金屬化。

迪亞斯說:「要擁有常溫超導體,需要更牢固的鍵合和輕元素。這是非常基本的前提。氫是最輕的材料,氫鍵是最強的鍵。理論上,固體金屬氫具有較高的德拜溫度和強的電子-聲子耦合,這是室溫超導所必需的。」

由於只能在極高的壓力下得到純金屬氫,因此之前無法通過實驗驗證。近年來,僅有兩支團隊宣稱得到了金屬氫。

次選是富含氫的金屬化合物,如先前實驗中所用的硫化氫和氫化鑭。它們的壓力條件相對不那麼苛刻。

由羅切斯特大學的艾略特·斯尼德(Elliot Snider)領導的團隊開始新一輪實驗。首先,他們嘗試將氫氣與釔混合生成超氫化釔。該材料在180吉帕的壓力下於-11℃下表現出超導性。

接下來,斯尼德團隊嘗試將碳,硫和氫結合起來,生成碳質氫化硫。他們在金剛石砧中擠壓微小的樣品,並測量了其超導性。他們發現,當壓力為270千兆帕斯卡時,超導溫度為15℃。

顯然,新材料目前尚無實用性。樣品的大小,介於25到35微米之間,壓力條件仍不切實際。

研究的下一步將是嘗試調整樣品的化學成分來降低壓力條件。如能正確混合,研究人員相信,滿足室溫和相對低壓的超導體最終將成為現實。

該研究發表在《自然》上。

責任編輯: zhongkang   來源:自然 轉載請註明作者、出處並保持完整。

本文網址:https://tw.aboluowang.com/2020/1017/1513175.html

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