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科学家打破了最高温超导体的记录黑河

黑河
2022年10月30日

科学家打破了最高温超导体的记录

芝加哥大学的科学家是国际研究团队的一员，他们在有史以来的最高温度下发现了超导电性 - 完美导电的能力。

在UChicago附属的阿贡国家实验室使用先进技术，该团队研究了一类材料，他们观察到在约-23摄氏度的温度下的超导性 - 相比于以前的确认记录。

虽然超导在极高的压力下发生，但结果仍然是在室温下产生超导性的一大步 - 科学家能够将这种现象用于先进技术的最终目标结果发表在5月23日的“ 自然 ”杂志上 ; 芝加哥大学的研究教授维塔利·普拉卡彭卡和芝加哥大学的博士后学者伊兰·格林伯格是该研究的共同作者。

正如铜线比橡胶管更好地导电，某种材料更好地成为超导体，这是一种由两个主要特性定义的状态：该材料提供零电阻并且不能被磁场穿透。它的潜在用途是令人兴奋的：电线没有减小的电流，超快的超级计算机和高效的磁悬浮列车。

但科学家以前只能在冷却到极冷的温度时才能制造超导材料 - 最初是零下240摄氏度，最近是零下73摄氏度。由于这种冷却是昂贵的，因此限制了它们在世界范围内的应用。

最近的理论预测表明，一类新的超导氢化物材料可以为高温超导性铺平道路。德国马克斯普朗克化学研究所的研究人员与芝加哥大学的研究人员合作，创造了一种称为镧超级氢化物的材料，测试其超导性，并确定其结构和组成。

唯一的问题是材料需要置于极高的压力下 - 150至170千兆帕斯卡，是海平面压力的1.5倍以上。只有在这些高压条件下，材料 - 一个只有几微米宽的微小样品 - 才能在新的记录温度下表现出超导性。

事实上，该材料显示了证明超导性所需的四个特征中的三个：它降低了电阻，降低了外部磁场下的临界温度，并且当一些元素被不同的同位素取代时显示出温度变化。没有检测到第四个特征，称为迈斯纳效应，其中材料排出任何磁场。研究人员称，这是因为材料非常小，无法观察到这种影响。

他们使用阿贡国家实验室的高级光子源，提供超高亮度，高能量的X射线束，从更好的电池到了解地球的深层内部，以及分析材料，实现了突破。在实验中，芝加哥大学高级辐射源中心的研究人员在两颗小钻石之间挤压了一小部分材料，以施加所需的压力，然后使用光束线的X射线探测其结构和成分。

由于用于进行实验的温度在世界上许多地方的正常范围内，因此最终目标是室温 - 或至少0摄氏度 - 似乎触手可及。

该团队已经在继续合作，寻找能够在更合理的条件下创造超导性的新材料。

“我们的下一个目标是降低合成样品所需的压力，使临界温度更接近环境温度，甚至可能产生可在高压下合成的样品，但在正常压力下仍能超导，”Prakapenka说。“我们正在继续寻找新的和有趣的化合物，这将为我们带来新的，往往是意想不到的发现。”