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零下23℃ 超導材料最高臨界溫度刷新

離室溫超導目標更近一步

2019-05-24 科技日報 劉海英
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  超導材料能無損耗傳輸電能,但其應用卻因超導態嚴苛的低溫要求而受限。因此,實現室溫超導成為科學家的重要目標,如今他們離這一目標越來越近。在最新一期《自然》雜志上,美德兩國科學家組成的研究小組發表論文稱,他們實驗證實,高壓下的氫化鑭在250K(K代表絕對溫標開爾文,250K大約為-23℃)下中具有超導性。而250K,是迄今為止超導材料中已證實的最高臨界溫度。

  過去的一個世紀里,科學家一直在尋找能在室溫下具有超導性的材料,隨著越來越多的超導材料被發現,最高臨界溫度的紀錄也在不斷刷新,逐步向室溫目標邁進。在2018年,兩個獨立研究小組幾乎同時報告稱,壓縮的氫化鑭化合物可能在更高的溫度下表現出超導性,其臨界溫度范圍從215K—280K不等。這一理論預測在當時引起了廣泛關注。

  此次,美德兩國研究人員通過實驗驗證了這一理論預測。他們使用一種被稱為金剛石壓腔的設備,利用兩顆金剛石擠壓一小塊兒鑭樣品,使其在170吉帕的高壓下轉化為氫化鑭化合物——LaH10,然后用X射線探測其結構和成分。研究人員觀察到LaH10具有零電阻、在外加磁場作用下臨界溫度會降低、同位素效應(臨界溫度依賴于同位素質量的現象)這3個超導材料特征,但因樣本量太小而無法對超導材料的另一個重要特征——邁斯納效應(一種超導體對磁場的排斥現象)進行觀測。他們表示,其所觀察到的3個特征已可以證明,在250K的溫度下,氫化鑭在超過100萬倍地球大氣壓下會變成超導物質。

  250K,是目前人類高溫超導的最新紀錄,比此前的最高臨界溫度增加了50K左右。研究人員稱,這是向實現室溫超導目標邁出的令人鼓舞的一步。而同期《自然》雜志上刊發的評論文章則指出,這一研究結果表明,科學家對超導材料的研究可能進入了一個新階段,開始從靠經驗規則、直覺或運氣發現超導體向由具體理論預測指導研究過渡。

打印 責任編輯:侯茜

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