零下23℃ 超导材料最高临界温度刷新
科技日报华盛顿5月22日电 (采访人员刘海英)超导材料能无损耗传输电能 , 但其应用却因超导态严苛的低温要求而受限 。 因此 , 实现室温超导成为科学家的重要目标 , 如今他们离这一目标越来越近 。 在最新一期《自然》杂志上 , 美德两国科学家组成的研究小组发表论文称 , 他们实验证实 , 高压下的氢化镧在250K(K代表绝对温标开尔文 , 250K大约为-23℃)下中具有超导性 。 而250K , 是迄今为止超导材料中已证实的最高临界温度 。
过去的一个世纪里 , 科学家一直在寻找能在室温下具有超导性的材料 , 随着越来越多的超导材料被发现 , 最高临界温度的纪录也在不断刷新 , 逐步向室温目标迈进 。 在2018年 , 两个独立研究小组几乎同时报告称 , 压缩的氢化镧化合物可能在更高的温度下表现出超导性 , 其临界温度范围从215K—280K不等 。 这一理论预测在当时引起了广泛关注 。
此次 , 美德两国研究人员通过实验验证了这一理论预测 。 他们使用一种被称为金刚石压腔的设备 , 利用两颗金刚石挤压一小块儿镧样品 , 使其在170吉帕的高压下转化为氢化镧化合物——LaH10 , 然后用X射线探测其结构和成分 。 研究人员观察到LaH10具有零电阻、在外加磁场作用下临界温度会降低、同位素效应(临界温度依赖于同位素质量的现象)这3个超导材料特征 , 但因样本量太小而无法对超导材料的另一个重要特征——迈斯纳效应(一种超导体对磁场的排斥现象)进行观测 。 他们表示 , 其所观察到的3个特征已可以证明 , 在250K的温度下 , 氢化镧在超过100万倍地球大气压下会变成超导物质 。
250K , 是目前人类高温超导的最新纪录 , 比此前的最高临界温度增加了50K左右 。 研究人员称 , 这是向实现室温超导目标迈出的令人鼓舞的一步 。 而同期《自然》杂志上刊发的评论文章则指出 , 这一研究结果表明 , 科学家对超导材料的研究可能进入了一个新阶段 , 开始从靠经验规则、直觉或运气发现超导体向由具体理论预测指导研究过渡 。
总编辑圈点
百年时间里 , 人类已实现数万种材料的超导 , 但室温超导一直还是“终极目标” 。 这是因为 , 目前大多数超导体仍然仅在接近绝对零度的温度下工作 。 其意味着实际应用中需要依赖昂贵的低温液体——例如液氦等来维持低温环境 。 也因此超导应用的成本急剧增加 , 甚至维持低温的成本 , 都要远超材料本身的价值 。 如今诞生的又一全新纪录 , 标志着科学家实现室温超导的步伐正在加快 , 也代表着我们距离跨入无电力损耗的全新时代更进了一步 。
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