注意超氫化鑭!科學家可能找到了接近室溫的超導體材料

作者 | 發布日期 2019 年 05 月 25 日 9:23 | 分類 尖端科技 , 材料 , 材料、設備 follow us in feedly


高溫超導體的臨界溫度將再度突破嗎?來自美國芝加哥大學、德國馬斯克普朗克研究所的國際團隊,最近發現稱為「超氫化鑭」的化合物,於高壓環境中可以在零下 23℃ 表現出超導特性,我們似乎越來越接近開發常溫超導材料的願景。

所謂超導體(superconductor),是指在特定溫度下呈現零電阻、完全抗磁性的導體,傳輸過程中不會有能量損失,如果有一天,超導體材料可在室溫下普及並與太陽能電場結合,則材料幾乎可以將電力零消耗輸送到任何地方;其他應用領域則比如超級電腦、超高速磁浮列車等。

問題是我們到目前都還沒有室溫超導體這種東西。

根據材料達到超導特性的臨界溫度分類,超導體可分為「低溫超導體」跟「高溫超導體(High-temperature superconductor)」,低溫超導體通常需要特殊技術才能達到臨界溫度,而高溫超導體(相對於絕對零度而言)較接近現實,研究路上從最初的 23.2K(約零下 250℃)提升到目前的溫度最高記錄,為德國馬克斯·普朗克研究所創造的 203K(零下 70℃),這已經是很驚人的突破,但明顯離常溫還有一段距離。

現在,由馬克斯·普朗克化學研究所物理學家 Mikhail Eremets 領導的團隊,可能發現了臨界超導溫度能達到 – 23℃ 的高溫超導體新材料:超氫化鑭(lanthanum superhydride)!

研究人員取來僅幾微米大小的鑭金屬樣本,放進一個打孔且充滿液態氫的金屬箔中,接著將此裝置連接電線,然後對其施加高達 150~170GPa 的壓力——將近地球海平面壓力 150 萬倍。下一步,研究人員以雷射光轟擊樣本,使鑭和氫結合形成氫化鑭,最後用 X 射線束測量該材料的結構與成分。

▲ 研究人員以雷射光轟擊材料樣本(中心藍點)。

研究人員證實,這種材料在零下 23℃ 時表現出超導 4 種特性中的 3 種:零電阻(Zero Resistance)、外加磁場下臨界溫度降低、當一些元素被不同的同位素取代時出現溫度變化,只差沒有檢測到邁斯納效應(Meissner effect)。

邁斯納效應是超導體從一般狀態相變至超導態的過程中,對磁場產生排斥的現象,研究人員表示,這是由於鑭金屬樣本非常小,所以無法觀察到這種影響。

雖然團隊對材料施加的壓力之大,不太可能落實應用,但顯然我們又往 0℃ 室溫超導體邁進一大步,研究人員下一個目標,就是尋找在常壓之下也能表現出超導特性的神奇化合物。新論文發表在《自然》(Nature)期刊。

(圖片來源:芝加哥大學

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