硫化氢在零下70℃以及高压下失去电阻
马克思普朗克研究所的研究人员发现硫化氢在零下70℃,且在1.5MPa条件下会变成超导体。这个压力条件是地球核心压力的一半。他们的高压强试验不仅为超导设立了一个新的记录,同时他们的发现也为常温无损传输电流提供了可能。
对于许多固体物理学家来说,超导体可以在常温下使用仍然是一个梦。迄今为止,人们已知的可以进行超导传输的材料只有在非常低的温度下才能实现这一点。而在传输温度方面,起着领头作用的就是氧化铜。现在最好的记录是在零下140℃、常温或者零下109℃、高压。对于传统的超导体来说,温度至少需要低于零下234℃才是可行的。由MikhaelEremets博士领导的研究团队在零下70℃已经观察到了超导现象。“经过我们的实验,我们在温度方面已经创造了一项新的记录。”MikhaelEremets博士介绍说。该团队也是首次在实验中证实超导体具有非常高的转变温度。理论计算已经预测了这种基体的存在。“这也为我们继续寻找其他可能的材料提供了指导。从理论计算上来说传统超导材料的转变温度并没有限制,而且我们的实验表明获得常温下的超导体是可能的。”物理学家说。
研究人员通过一定的方法可以在合适的温度条件下使得硫化氢变成超导体。在一个微小的反应腔室内,研究人员在其中充满硫化氢气体,并逐渐增加腔室压力,从而逐渐增加作用在样品上的压力。他们测试了材料的阻抗和磁性,从而可决定材料的转变温度。由于超导材料具有理想的抗磁特性,磁场测量可以提供非常有用的信息。VadimKsenofontov和SergiiShylin博士从而可以获得超导材料的证据。他们采用了磁场高压分析方法来测量迈斯纳效应。研究人员认为,该过程中主要是硫化氢中的氢原子对外界环境进行了响应,失去了电阻:由于氢原子是所有元素中最轻的,因此在晶格中的振荡频率也是最高的。由于振荡频率会决定传统超导性,具有较高氢原子浓度的材料具有相对高的转变温度。除此之外,原子之间的强相互作用可以增加材料转变的温度。
目前研究人员开始寻找具有更高转变温度的材料。Eremets认为,最可能具有较高转变温度的材料是氢气,而且他们的研究团队已经开始这方面的研究,但是这个过程也非常艰辛,因为需要的压力为3到4个兆帕。或许高分子或者其他储氢丰富的材料可以转变为金属,从而实现常温超导体。如果这种材料真的可以被发现的话,那么我们就可以将超导材料广泛用于各行各业。
新材料在线编译整理——翻译:杨超 校正:摩天轮
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