作者:Ranga Dias 来源:《自然》 发布时间:2020/10/16 17:18:45
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287K!室温超导出炉了

1014日,《自然报道美国罗彻斯特大学物理学家Ranga Dias联合内华达大学等团队在室温超导领域的重大突破:实现287.7K(约15℃)温度下的碳--氢体系超导。

但这种新型室温超导体只能在267GPa相当于地球中心压力3/4的压力下工作换句话说,如果研究人员能够将这种材料稳定在环境压力下,超导应用普及的梦想就有望实现,比如用于核磁共振成像和磁悬浮列车、无耗散电流传送和不需要冷却的超强超导磁体

这是一个里程碑。英国剑桥大学物理学家Chris Pickard说。但是,美国加州大学圣迭戈分校物理学家Brian Maple认为,该实验的极端条件意味着,尽管它相当惊人,但这肯定不会对制造中的设备有用

研究人员将碳和硫元素形成的混合球磨成5微米以下的颗粒,随后装载到金刚石产生超高压的装置中,并充入高压在加压的状态用紫外光照射压力和辐射共同驱动S-S键的光分解,形成硫自由基,并与氢分子反应生成硫化氢,最终制出均匀透明的晶体。

当将压力提高到148 GPa表征电导率时,研究人员发现材料147 K时变成了超导体。将压力进一步增加到267 GPa,研究小组达到了287.7K超导临界温度磁性测量也表明样品已经变成了超导

中科院物理所研究员靳常青表示,该研究提供了旨在证明超导的2个最基本特性的实验结果,即零电阻和抗磁性

靳常青告诉《中国科学报》,在超高压环境下,样品的量非常小,在文章所述的微米级尺度下检测样品电阻,尤其是磁信号的实验难度非常大。

“这个实验结果如能得到其他研究组的进一步确认,对超导的基础研究和潜在的室温大规模应用而言,都是相当令人鼓舞的进展。科学家需要继续深入认识构效关系,比如通过化学掺杂,如何在较低压力、甚至常压下实现室温超导。”靳常青说。

实际上,硫化氢在高压下会变身高温超导体,曾被中国科学家“预言”。2014年,吉林大学教授马琰铭、崔田团队各自通过理论计算做出预测:硫化氢在160GPa下超导临界温度为80K;硫化氢与氢的复合结构在200GPa下超导临界温度在191K204K之间。

2015年,德国马普学会化学研究所物理学家Mikhail Eremets团队在高压条件下的硫化氢结构中做到了203K(约-70℃)的超导临界温度2019年, Eremets团队再次在《自然》发文报告了镧-氢化物在170 GPa250k(约-23的超导性,这也是此前高温超导体的最高临界温度记录

Eremets表示,此次最新研究似乎提供了关于高温电导率令人信服的证据。但他指出,Dias小组还不能确定超导化合物的精确结构,他希望从实验中看到更多的原始数据

Dias等人表示很快就会着手解决这个问题,而且他们可能也会开始用其他元素来替代3组分混合物,希望能产生温度更高的超导体。(来源:中国科学报 辛雨)

    相关论文信息:https://doi.org/10.1038/s41586-020-2801-z

 

 
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