
超导性的一个显著特征是,任何超导材料都会排出磁场,导致磁铁在载流时悬浮在合适的材料上,工程师们热衷于使用这项技术来制造无摩擦列车。罗切斯特大学照片/J. Adam Fenster
编者注:该论文于2022 年 9 月 26 日,因为人们担心数据是如何被处理和解释的。作者声称将会重新提交进一步证明他们的工作确实正确。
物理学研究的圣杯之一已经实现,但还不是我们所期望的一切。一种在室温下导电且电阻为零的材料已被设计出来。不幸的是,它还需要难以想象的高压。
直到 1911 年,人们还认为所有物质都会阻碍电流通过,有些物质会转化为热。大多数物质的电阻会随温度升高而下降,但有些物质的电阻会突然降至零,这被称为超导,在极度寒冷的条件下,这是一个令人震惊的。
1986 年,物理学界再次震惊,因为一项发现,某些陶瓷变成超导在高温下,这一发现是最快的诺贝尔物理学奖次年,这项纪录被选为历史纪录。然而,该领域的“高温”并不意味着你想象的那样;任何高于 -196.2°C (-321.1°F)(氮的沸点)的温度都符合这一标准。
34 年来,科学家们越来越近达到不会让你冻伤的超导体的目标。现在兰加·迪亚斯博士罗切斯特大学的博士就是这么做的。然而,就像许多寻找圣杯的英雄一样,他所找到的东西并不完全符合梦想。
在自然迪亚斯描述了如何利用每平方英寸 3900 万磅的压力和数小时的激光脉冲将氢注入等量的碳和硫中,从而制造出一种在 15°C (59°F) 下超导的材料。不幸的是,这是海平面大气压的 250 万倍,只有通过将微量材料挤压在两颗钻石之间才能实现。
在日常条件下保持稳定的超导性将催生一系列技术,这些技术可能会比几乎任何其他科学突破更能改变我们的世界。例如,电力可以几乎无成本地储存或传输到很远的地方。超导体产生的独特磁场将改变科学仪器、医学成像设备和无摩擦运输设备。然而,要实现这一点,我们不仅需要比 Dias 技术提供的大得多的数量,还需要实际的压力。
迪亚斯认为这些成就正在实现。“由于低温的限制,具有如此非凡特性的材料尚未像许多人想象的那样彻底改变世界。然而,我们的发现将打破这些障碍,为许多潜在的应用打开大门,”他在一篇论文中说道。陈述。
令人鼓舞的是,迪亚斯的超导体不需要稀有或昂贵的组件。“要制造高温超导体,你需要更强的键和轻元素。这是两个非常基本的标准,”迪亚斯说。说“氢是最轻的物质,氢键是最强的键之一。”
有益的是,它也是宇宙中最常见的元素,碳和硫也很丰富。
天文学家提出在极高压力下形成金属氢来解释木星的令人费解的观测结果,并且实验室制造2017 年。迪亚斯看到了使用富氢有机材料而非纯氢的潜力,这为所谓的“成分调整”提供了机会,从而在更容易实现的条件下实现超导。