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零下23℃ 超導(dǎo)材料最高臨界溫度刷新
來源： 科技日報
作者：南皮縣產(chǎn)學(xué)研科技成果轉(zhuǎn)化服務(wù)中心
日期：
2019-05-26
科技日報華盛頓5月22日電 （記者劉海英）超導(dǎo)材料能無損耗傳輸電能，但其應(yīng)用卻因超導(dǎo)態(tài)嚴(yán)苛的低溫要求而受限。因此，實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)成為科學(xué)家的重要目標(biāo)，如今他們離這一目標(biāo)越來越近。在最新一期《自然》雜志上，美德兩國科學(xué)家組成的研究小組發(fā)表論文稱，他們實(shí)驗(yàn)證實(shí)，高壓下的氫化鑭在250K（K代表絕對溫標(biāo)開爾文，250K大約為-23℃）下中具有超導(dǎo)性。而250K，是迄今為止超導(dǎo)材料中已證實(shí)的最高臨界溫度。
過去的一個世紀(jì)里，科學(xué)家一直在尋找能在室溫下具有超導(dǎo)性的材料，隨著越來越多的超導(dǎo)材料被發(fā)現(xiàn)，最高臨界溫度的紀(jì)錄也在不斷刷新，逐步向室溫目標(biāo)邁進(jìn)。在2018年，兩個獨(dú)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(xiàn)出超導(dǎo)性，其臨界溫度范圍從215K—280K不等。這一理論預(yù)測在當(dāng)時引起了廣泛關(guān)注。
此次，美德兩國研究人員通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了這一理論預(yù)測。他們使用一種被稱為金剛石壓腔的設(shè)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(zhuǎn)化為氫化鑭化合物——LaH10，然后用X射線探測其結(jié)構(gòu)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(yīng)（臨界溫度依賴于同位素質(zhì)量的現(xiàn)象）這3個超導(dǎo)材料特征，但因樣本量太小而無法對超導(dǎo)材料的另一個重要特征——邁斯納效應(yīng)（一種超導(dǎo)體對磁場的排斥現(xiàn)象）進(jìn)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(dǎo)物質(zhì)。
250K，是目前人類高溫超導(dǎo)的最新紀(jì)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?qū)崿F(xiàn)室溫超導(dǎo)目標(biāo)邁出的令人鼓舞的一步。而同期《自然》雜志上刊發(fā)的評論文章則指出，這一研究結(jié)果表明，科學(xué)家對超導(dǎo)材料的研究可能進(jìn)入了一個新階段，開始從靠經(jīng)驗(yàn)規(guī)則、直覺或運(yùn)氣發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體向由具體理論預(yù)測指導(dǎo)研究過渡。
總編輯圈點(diǎn)
百年時間里，人類已實(shí)現(xiàn)數(shù)萬種材料的超導(dǎo)，但室溫超導(dǎo)一直還是“終極目標(biāo)”。這是因?yàn)?，目前大多?shù)超導(dǎo)體仍然僅在接近絕對零度的溫度下工作。其意味著實(shí)際應(yīng)用中需要依賴昂貴的低溫液體——例如液氦等來維持低溫環(huán)境。也因此超導(dǎo)應(yīng)用的成本急劇增加，甚至維持低溫的成本，都要遠(yuǎn)超材料本身的價值。如今誕生的又一全新紀(jì)錄，標(biāo)志著科學(xué)家實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)的步伐正在加快，也代表著我們距離跨入無電力損耗的全新時代更進(jìn)了一步。
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