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科學(xué)家首次實(shí)現了室溫超導是怎么回事 室溫超導有什么意義

2020-10-15  來(lái)源:天氣網(wǎng)  【字體:  

  天氣網(wǎng)訊,近日紐約的一組科學(xué)家首次實(shí)現了室溫超導,這種氫、碳和硫化合物在59華氏度的溫度下以超導體的形式工作。這種超導體不僅可以在正常溫度下工作,還可以在日常壓力下工作。但是,這種超導體材料需要超高壓才能實(shí)現室溫超導。

科學(xué)家首次實(shí)現了室溫超導是怎么回事 室溫超導有什么意義

  紐約的一組物理學(xué)家發(fā)現了一種能在室溫下高效導電的材料,這是一個(gè)長(cháng)久以來(lái)尋求的科學(xué)里程碑。研究小組最近在《自然》雜志上報道,這種氫、碳和硫化合物在59華氏度的溫度下以超導體的形式工作。這比去年創(chuàng )下的高溫超導記錄還要高50多度。

  “這是我們第一次真正宣稱(chēng)已經(jīng)發(fā)現了室溫超導性,”西班牙巴斯克地區大學(xué)的凝聚態(tài)理論學(xué)家埃雷亞說(shuō)。材料科學(xué)家現在面臨著(zhù)發(fā)現超導體的挑戰,這種超導體不僅可以在正常溫度下工作,還可以在日常壓力下工作。這種新化合物的某些特征為將來(lái)找到合適的原子混合物帶來(lái)了希望。

科學(xué)家首次實(shí)現了室溫超導是怎么回事 室溫超導有什么意義

  當自由流動(dòng)的電子撞擊組成金屬的原子時(shí),普通導線(xiàn)就會(huì )產(chǎn)生電阻。但是,研究人員在1911年發(fā)現,在低溫下,電子可以在金屬的原子晶格中誘發(fā)振動(dòng),而這些振動(dòng)反過(guò)來(lái)又把電子拉到一起,形成稱(chēng)為庫珀的對偶。不同的量子規則支配著(zhù)這些對偶,它們成群結隊地穿過(guò)金屬晶格,不受任何阻礙,沒(méi)有任何阻力。超導流體還會(huì )排斥磁場(chǎng)——這一效應可以讓磁懸浮交通工具無(wú)摩擦地漂浮在超導軌道上。

  然而,隨著(zhù)超導體溫度的升高,粒子會(huì )隨機地晃動(dòng),打破了電子微妙的平衡。研究人員花了幾十年的時(shí)間尋找一種能承受日常環(huán)境高溫的超導體,這種超導體的庫珀探戈緊密地結合在一起。1968年,康奈爾大學(xué)的固體物理學(xué)家尼爾·阿什克羅夫特提出,用氫原子的晶格就能達到這個(gè)目的。氫的微小尺寸使電子更接近晶格的節點(diǎn),增加了它們與振動(dòng)的相互作用。氫的輕巧性還使那些引導的波紋更快地振動(dòng),從而進(jìn)一步增強了與庫珀對的粘合力。

科學(xué)家首次實(shí)現了室溫超導是怎么回事 室溫超導有什么意義

  要把氫壓成金屬晶格需要非常高的壓力,這是不切實(shí)際的。然而,阿什克羅夫特的研究帶來(lái)了希望,一些“氫化物”可能在更容易獲得的壓力下提供金屬氫的超導性。

  在直覺(jué)和粗略計算的指導下,研究小組測試了一系列氫化合物,以尋找氫的黃金比率。添加的氫太少,化合物就不能像金屬氫那樣具有堅固的超導性。如果添加太多,樣品就會(huì )像金屬氫一樣,只有在高壓下才會(huì )金屬化。在他們的研究過(guò)程中,該團隊破壞了幾十對價(jià)值3000美元的鉆石?!般@石預算是我們研究的最大問(wèn)題?!钡蟻喫拐f(shuō)。

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