研究者首次實現超導- 電阻為零的導電現象 - 在非導電材料中。
這項新技術展示了一個在 20 世紀 70 年代首次提出的概念,但直到現在還從未得到證實,它可能會帶來製造現有超導體的方法,就像在機器或磁浮列車,在較高溫度下更便宜且更有效。
」用途廣泛,其中 MRI ()也許是最著名的,”休士頓大學首席研究員 Paul CW Chu 說。
但如果超導材料更具商業可行性,它們可能會徹底改變一系列其他產業。 超導體不僅可以用來建造超快、無摩擦的運輸系統,例如磁浮列車和超高鐵,它們還可以使我們的電網更有效率。
目前,我們用來將電力從發電廠傳輸到家庭的材料損失了多達10%旅途中的能量。 但超導體根本不會損失任何電力,因此公用事業公司可以為我們提供更多電力,而無需產生更多電力。
阻礙所有這些應用的是商業超導材料需要冷卻到大約?269.1攝氏度為了實現零電阻,這是極其昂貴且能源密集的。
即使是仍在實驗室測試的最好的超導體也無法實現超導攝氏70度以上。 研究人員正在努力獲得這個溫度,即臨界溫度(或 TCs),接近室溫。
幾十年來,科學家一直認為提高超導溫度的更好方法是找到一種在非超導材料中誘導超導的方法。
這個想法是,如果研究人員能夠找到一種方法來使普通材料具有超導性,它將開啟使超導材料在更高溫度下工作的新方法。
現在,休士頓大學團隊已經邁出了第一步,在材料的兩相相遇的點(稱為界面)誘導超導。
他們在砷化鈣鐵 (CaFe2As2) 中實現了這一目標,這是一種非超導材料。
「長期以來提出的一種實現增強 T 的方法C就是利用人工或自然組裝的接口,”研究人員寫道。
「目前的工作清楚地表明,高 TC眾所周知的非超導化合物 CaFe2As2 中的 s 可以透過反鐵磁性/金屬層堆疊來感應,並為界面增強 T 提供了迄今為止最直接的證據C就在這個院子裡。
那麼它是怎樣工作的呢? 超導性可以在兩種不同材料結合在一起的界面處誘導甚至增強的想法是1970年代首次提出。
但是,儘管許多研究團隊試圖證明它是有效的,但過去實現超導性的實驗不能排除壓力或化學摻雜的影響不會擾亂結果,因此直到現在該效果才得到驗證。
為了驗證發生了什麼,休士頓的研究人員在環境壓力下工作並使用了未摻雜的砷化鈣鐵。
然後,他們將材料加熱到攝氏 350 度,以實現所謂的退火過程,材料在加熱後緩慢冷卻。
這個過程導致砷化鈣鐵在不均勻冷卻時出現兩個不同的相。
雖然這兩個相都不是超導的,但該團隊能夠在兩個相共存的點上檢測到超導性,證明界面假設是真實的。
砷化鈣鐵在大約 25 開爾文(大約 248.15 攝氏度)時實現了超導,因此它在工業上仍然沒有多大用處。
但下一步將是使用相同的製程來尋找方法,使現有的高溫超導體在這些界面點上更有效率。
這項技術的商業應用還有很長的路要走,但這是朝著未來開發更便宜、更好的超導材料邁出的充滿希望的一步。
帶上那些懸浮列車。
該研究已發表於美國國家科學院院刊。