德國研究人員證實,硫化氫(臭雞蛋和臭屁具有獨特氣味的化合物)可以在破紀錄的 –70°C 下無電阻導電。這項研究打破了先前零下 110°C 左右的紀錄,讓我們離室溫的夢想更近了有一天,這可能會改變我們產生和傳輸能量的方式的一切。
實現的能力沒有冷卻不僅會徹底改變已經依賴它的技術,例如磁浮列車,機器和粒子加速器,但突然間我們所有的電子設備都將變得超有效率。在不需要工業冷卻的情況下,電阻損失零能量意味著從風力渦輪機到電動馬達和筆記型電腦充電器的所有設備運行所需的電力將大大減少。
馬克斯普朗克化學研究所的團隊首次被暗示,硫化氫值得研究回到十二月,現在報告說,當他們使用鑽石砧將硫化氫樣品置於極高的壓力下時 -約150萬大氣壓(150 吉帕) - 將它們冷卻到 –70 °C,它們從氣體轉變為金屬並實現超導。
超導性由兩個主要特性定義:零電阻和所謂的超導電性。邁斯納效應。當材料從正常狀態轉變為超導狀態並排除其內部磁場時,就會發生邁斯納效應。這種現象就是磁鐵懸浮在超導體上方的原因。
硫化氫不僅需要相對較高的溫度才能達到這種狀態令人興奮,埃德溫·卡特利奇報道自然雜誌科學家也對這個結果非常感興趣,「因為它是在沒有使用特殊材料的情況下實現的,例如被稱為「銅酸鹽」的含銅化合物,迄今為止,這種材料保持著環境壓力下最高超導溫度– 140°C 的記錄,且高壓下 –109 °C」。
雖然該團隊並不完全確定他們的硫化氫超導體為何起作用,他們假設在他們的自然紙這可能與充滿氫離子的材料有關,氫離子「鼓勵」電子形成所謂的庫柏對。這些庫柏對可以毫無阻力地流過新形成的硫化氫金屬的晶格結構,從而允許電流更快流過。
柯林‧巴拉斯 (Colin Barras) 解釋道新科學家:
「穿過金屬的電子不斷地彈離離子,每次彈跳都會損失能量。然而,在這個過程中,它們會稍微改變金屬中正離子的位置,產生少量的正電荷雲。這些正電荷雲可以將電子拉在一起,並且導致形成庫珀對,它們碰撞金屬離子並損失能量的可能性要小得多,因此,電子對比單個電子更有效地傳導電荷。
通常,庫柏對很容易被熱分解,這就是為什麼當今的超導體需要冷卻到非常低的溫度。正如巴拉斯所報導的那樣,新的馬克斯·普朗克超導體可以在更高的溫度下工作,因為它的正離子包括輕氫,並且更容易被電子成對移動。 “這意味著正雲更密集,電子形成更強的庫珀對,不易被熱破壞,”他說。
在我們太興奮之前,我們必須等待獨立團隊複製結果。卡特利奇報道於自然雜誌日本的一個團隊已經實現了對加壓硫化氫的抵抗力喪失,但到目前為止還沒有看到邁斯納效應的跡象。中國的三個團隊和美國的一個團隊都一直在研究硫化氫,但尚未證實這一點。
馬克斯普朗克團隊的成員之一米哈伊爾·埃雷梅茨 (Mikhail Eremets)告訴新科學家他希望有人不僅能確認他們的新紀錄,而且能打破它。他指出,有些材料可以產生更堅固的庫柏對,這就是我們如何接近難以捉摸的室溫超導體。 “理論上,它們是不被禁止的,”他說。