物理学家声称在近环境条件下创造了超导体:

很少有科学发现能像在室温、相对温和的压力下实现超导性的材料那样彻底改变技术。

由罗切斯特大学物理学家 Ranga Dias 领导的物理学家团队在纽约,现在声称他们可能已经破解了它,证明了一种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 个大气压的情况下无电阻地导电,该团队报告说。

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,目前在芯片制造等工程过程中使用的压力甚至更高,因此这是在专业实验室之外可以实现的。

如果得到其他研究人员的证实,这将是创造在产生电流时不会将能量浪费在热量上的设备的巨大突破。

理想情况下,有一天这可能用于创建更高效​​的计算机;更快、无摩擦的磁悬浮列车;卓越的 X 射线技术;以及更强大的核聚变反应堆。

“有了这种材料,环境超导和应用技术的曙光已经到来,”该团队在一份新闻稿中说。

研究人员已经之所以将这种材料称为“reddmatter”,是因为这种材料在变得超导时会从蓝色显着变为粉红色,然后在成为非超导金属时会变为红色。

在您兴奋之前,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。这些数据已发表在著名的《自然》杂志上,肯定会引起大量争论。物理学界已经存在很多健康的怀疑论者。

一个主要的担忧是,同一组研究人员早在 2020 年就发表了在室温下实现类似超导体突破的声明。这一声明是稍后返回由于可重复性问题和数据问题,大自然采取了行动。

超导性如此重要,因为通常,当电流通过电线流动时——比如,从发电厂到你家,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。

早在 1911 年,研究人员就发现有些材料在极端寒冷和高压下会失去这种阻力。

在这些极端条件下,超导体内部电子的量子行为得到加强,使它们能够形成所谓的库珀对,从而使它们能够以完美的效率穿过材料。

超导性相对容易被发现,因为它还导致一种排出磁通量场的材料。

但让材料在有效且实用的温度和压力水平下超导一直是极具挑战性的,而且一些物理学家花了数十年的时间研究。

罗切斯特大学的团队声称他们现在已经能够用红物质接近这一点。

为了创造这种材料,研究人员开发了由 99% 的氢气和 1% 的氮气组成的混合气体。在 200 摄氏度的条件下,在含有镥的腔室中放置几天,这些成分会发生反应,形成一种醒目的蓝色化合物。

然后,该团队将这种材料放入金刚石砧座中,该金刚石砧座用于将材料置于极端条件下

随着压力的增加,材料经历了“显着的视觉转变”,随着它变得超导,从蓝色变为粉红色——该团队通过测量材料周围的磁场及其电导率证实了这一点。

显示压力变化的图表(Dasenbrock-Gammon 等人,自然,2023)

随着压力继续增加,材料变成鲜红色,通过其超导相并进入非超导金属状态。

Reddmatter 在大约 21 摄氏度(70 华氏度)时显示出超导性,当压缩到每平方英寸 145,000 磅的压力。

这仍然是地球大气压力的大约 10,000 倍,因此它仍然需要合适的结构和设备nt 实际使用它。它不太可能在短期内赋予您的手机超能力。

但它的压力明显低于室温超导体的其他候选材料,后者需要数百万倍大气压。

其中之一现在的大问题是研究人员并不完全确定红物质的确切结构。这使得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性,物理学家金长青和大卫塞珀利(未参与该研究)在随附的 Nature New 和 Views 文章中注明。

[结构模型……表明与类似的超导化合物相比,作者的样品中存在相对较少的氢,”他们写道。

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“需要进一步的研究来确认[该]材料是一种高温超导体,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。”

Dias 承认,关于红物质如何实现超导性,仍有很多需要了解的地方。但是他仍然乐观地认为,reddmatter 是重要的第一步,即使它最终不会成为目前最好的超导体。

“在日常生活中,我们有许多不同的金属用于不同的应用,因此我们还需要不同种类的超导材料,”Dias 说。

“通向超导消费电子产品、能量传输线、运输以及显着改进聚变磁约束的途径现已成为现实, ”他补充道。

“我们相信我们现在正处于现代超导时代。”

这项研究已发表在《自然》杂志上。

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