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零下23℃ 超導材料最高臨界溫度刷新

來源﹕科技日報2019-05-24 09:22

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  科技日報華盛頓5月22日電(記者劉海英)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》雜誌上﹐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。

  過去的一個世紀裡﹐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﹐其臨界溫度範圍從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﹐然後用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個超導材料特徵﹐但因樣本量太小而無法對超導材料的另一個重要特徵──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個特徵已可以證明﹐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》雜誌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。

[ 責編﹕肖春芳 ]
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