首个室温超导体诞生

首个室温超导体诞生
作者：暂无
来源：《世界科学》 2020年第12期
编译蔡立英
科学家创造了一种神秘的超导材料，似乎能在高达约15℃的温度下实现零电阻导电。

这创
造了超导临界温度的最高纪录，因为超导现象通常在非常低的温度下才能实现。

科学家对这种新超导材料了解甚少，但它显示了2015年发现的一类超导体的潜力。

但是，这种超导体具有一种严重局限：只能在近乎地球中心压力的极高压力下存在，意味着它不会有
任何实际应用。

尽管如此，物理学家仍然希望，这个超导体能够为较低压力下工作的零电阻材
料的开发铺平道路。

从磁共振成像仪到手机信号基站，超导体有很多技术应用；而研究人员开始试验在风力涡
轮机的高性能发电机中应用超导体。

但是，由于需要庞大的低温设备，它们的用途仍然受到限制。

普通超导体在大气压下工作，但前提是必须保持极低的温度。

即使是最尖端的铜氧化物陶
瓷材料也只能在133K（-140℃）以下工作。

在室温下工作的超导体可能会产生重大的技术影响，例如，应用于运行速度更快而不会过热的电子产品中。

德国美茵兹马克斯· 普朗克化学研究所的物理学家米哈伊尔· 埃雷梅茨（Mikhail Eremets）表示，10月14日发表在《自然》杂志上的这项最新研究成果似乎提供了令人信服的
高温导电性证据，尽管他说希望看到更多“原始数据”。

他补充道，这项最新成果证明了他于2015年开始的一系列工作是正确的，当时他的团队报告了第一个高压高温超导体——一种氢和
硫的化合物，在高达-70℃的临界温度下电阻为零。

2018年，一种由氢和镧组成的高压化合物在-13℃下表现出超导电性。

但是最新的研究成
果说明：这种超导电性首次出现在由三种元素而非两种元素组成的化合物中——新发现的超导
材料由碳、硫和氢制成。

研究论文的合著者、美国内华达大学拉斯维加斯分校的物理学家阿什坎· 萨拉马特（Ashkan Salamat）认为，添加第三种元素大大拓宽了未来寻找新超导体的实
验组合。

他宣称：“我们开辟了一个全新的探索领域。

”
美国伊利诺伊州莱蒙特市阿贡国家实验室的高压材料科学家马杜里· 索马亚祖鲁（Maddury Somayazulu）指出，在高压但不是极端高压下的超导材料已经可以投入使用。

他认为，这项研究表明，通过“明智选择超导体中的第三和第四种元素”，原则上可以降低超导体
工作的压力条件。

这项工作也证实了纽约州伊萨卡市康奈尔大学的理论物理学家尼尔· 阿什克罗夫特
（Neil Ashcroft）几十年前的预测，即富氢材料可以在比人们认为的高得多的温度下实现超导。

索马亚祖鲁说：“我认为，在高压研究界之外，很少有人把他的预测当回事。

”
美国纽约罗切斯特大学的物理学家兰加· 迪亚斯（Ranga Dias）与萨拉马特以及其他合
作者一起，将碳、氢和硫的混合物放入由一对金刚石对顶砧组成的金刚石砧中。

然后，他们用
激光触发样品发生化学反应，并观察晶体的形成。

他们降低实验温度，发现通过材料的电流电
阻降为零，这表明该样品已变得具有超导电性。

他们增加压力，发现超导转变发生的温度越来
越高。

他们的最佳实验结果是在267吉帕斯卡（相当于海平面大气压的260万倍）下，超导转
变温度为287.7K（约15℃）。

研究人员还发现了一些证据，证明这种晶体在转变温度下屏蔽了磁场，这是超导电性的一项关键判据。

但是，研究人员提醒说，这种新材料的许多特性仍然未知。

埃雷梅茨说：“还有很多研究工作要做。

”科学家甚至连这种晶体的确切结构和化学式都还不清楚。

萨拉马特说：“施加更高的压力时，样本量就会变小；这就是这类的测量真正具有挑战性的原因。

”
由氢和另一种元素制成的高压超导体是众所周知的。

纽约州立大学布法罗分校的计算化学家伊娃· 祖雷克（Eva Zurek）说，研究人员已经对碳、氢和硫的高压混合物进行了计算机模拟。

但是她说，这些研究无法解释迪亚斯研究团队看到的异常高的超导临界温度。

她说：“我相信，这篇论文发表后，许多理论和实验研究团队都会‘围攻’这个问题。

”
资料来源 Nature。