编者注(2023 年 11 月 8 日): 自然现已撤回该论文。您可以阅读更多内容。
编者按(2023 年 9 月 27 日):这篇论文的共同作者有要求撤回由于报告中存在缺陷。
本事:很少科学发现将像材料一样彻底改变技术在室温下,在相对温和的压力下。
物理学家团队由纽约罗切斯特大学物理学家 Ranga Dias 领导现在声称他们可能已经破解了它,展示了称为镥的稀土金属与氢和氮结合可以在 21 摄氏度(70 华氏度)和大约 10,000 个大气压的压力下无电阻导电,团队报告。
这听起来似乎仍然是一个无法使用的高压力,但研究人员指出目前,芯片制造等工程工艺中使用的压力甚至更高,因此在专业实验室之外也可以实现这一目标。
如果得到其他研究人员的证实,这将是制造在产生电流时不会在热量上浪费能量的设备的巨大突破。
理想情况下,有一天这可以用来创造更高效的计算机;更快、无摩擦的磁悬浮列车;卓越的 X 射线技术;甚至更强大反应堆。
“有了这种材料,环境超导和应用技术的曙光已经到来,”团队说在新闻稿中。
研究人员将这种材料称为“红物质”,因为这种材料在变成超导性时会急剧地从蓝色变成粉红色,然后在变成非超导金属时又变成红色。
在你太兴奋之前,请记住,目前这只是一组研究人员分享他们自己的观察结果。数据已发表在权威期刊上自然,并且肯定会引起很多争论。物理学界已经存在很多健康的怀疑论。
主要担忧之一是同一组研究人员在室温下,早在 2020 年。这个说法是后来的撤回者自然由于再现性问题和数据问题。
超导性之所以如此重要,是因为通常当电流通过电线流动时(例如,从发电厂流向您的家,或者通过智能手机的内部电路),它会遇到摩擦。这种阻力导致能量以热量的形式损失。
回到1911年研究人员发现,有些材料在极冷和高压下会失去这种抵抗力。
在这些极端条件下,超导体内电子的量子行为增强,使它们能够形成所谓的库珀对,使它们能够以完美的效率穿过材料。
超导性相对容易发现,因为它也会导致材料排出磁通量场。
但是,让材料在高效且实用的温度和压力水平下实现超导是非常具有挑战性的,而物理学家已经花了几十年的时间来研究这个问题。
罗切斯特大学的团队声称他们现在已经能够通过 reddmatter 接近这一点。
为了制造这种材料,研究人员开发了一种由 99% 的氢气和 1% 的氮气组成的气体混合物。留在装有镥的室中几天200摄氏度,这些成分发生反应,形成引人注目的蓝色化合物。
然后,研究小组将材料放入金刚石砧内,用于将材料置于极高的压力下。
随着压力的增加,材料经历了“明显的视觉转变”,当它变得超导时,它会从蓝色变成粉红色——研究小组通过测量材料周围的磁场及其电导率证实了这一点。
随着压力继续增大,材料变成鲜红色,通过超导阶段并进入非超导金属状态。
当压缩到 21 摄氏度(70 华氏度)的压力时,红物质表现出超导性145,000 磅每平方英寸。
这还是大致地球大气压力的 10,000 倍,因此仍然需要正确类型的结构和设备才能实际使用它。它不太可能很快赋予你的手机超能力。
但它的压力明显低于室温超导体的其他候选材料,后者需要数百万倍的大气压。
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现在最大的问题之一是研究人员没有完全确定红物质的确切结构。这使得人们很难理解它是如何变得超导的。
有迹象表明它可能通过与其他超导体不同的机制实现超导,物理学家ChangQing Jin和David Ceperley没有参与这项研究,在随附的注释中自然新文章和观点文章。
“结构模型……表明与类似的超导化合物相比,作者的样品中存在的氢相对较少,”他们写。
“需要进一步的研究来确认该材料是一种高温材料,然后了解这种状态是由振动引起的库珀对驱动的,还是由尚未发现的非常规机制驱动的。”
迪亚斯承认 关于红物质如何实现超导性还有很多需要理解的地方。但他仍然乐观地认为红物质是重要的第一步,即使它最终没有成为最好的超导体。
“在日常生活中,我们有许多不同的金属用于不同的应用,因此我们也需要不同种类的超导材料,”迪亚斯说。
“通往超导消费电子产品、能量传输线、运输以及聚变磁约束显着改进的途径现已成为现实,”他补充说。
“我们相信我们现在正处于现代超导时代。”
该研究发表于自然。