谁说低温下才有超导体?Nature: 世界第1个室温超导材料

#科学了不起#

各地资源分布、经济发展不均衡,远距离输电在所难免,每年输电线路上的电能损耗是一个庞大的数字。超导材料在传输电流时不产生任何热损耗,是一种理想的导体。然而,以往发现的超导材料都只能在极低的温度下工作,没有实际应用的价值。比如1911年,荷兰物理学家昂内斯(Onnes)发现水银在4.2 K(零下269℃)时电阻为零。假如能普及室温超导输电,可以减少能源浪费,产生巨大的经济效益。

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室温超导体是物理学尚未解决的难题之一,也是超导研究领域难以企及的圣杯。从1901年正式设立诺贝尔奖到现在的120年间,超导科学家捧走了5次诺贝尔物理奖。1913年,制备出低温下稳定存在的液态氦;1972年,至今仍不过时的超导微观理论——BCS理论;1973年,发现半导体和超导体的隧道效应;1987年,发现陶瓷材料的超导性;2003年,超导体和超流体理论。

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超导领域一旦出现突破必然备受瞩目。北京时间2020年10月14日夜,国际顶级学术期刊《Nature》发表了一项重磅研究结果,据悉,这篇论文从投稿到接收仅仅用了不到10天,发表当天,《Nature》旗下三个版块articles、news和nature podcast分别对其作了详细的报道,足可看出这项研究迅速受到科学泰斗们的重视和认可。

千呼万唤始出来的室温超导,来自美国罗彻斯特大学、英特尔公司和内华达大学的研究人员联合组成的团队。在常温环境(288 K,15摄氏度),研究人员在硫化氢中掺杂碳,再用金刚石制成的顶砧强力压缩它的体积,制出一种含碳的硫化氢材料。施加的压力达到267±10 Gpa时,这种材料展现出超导特性。

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这是人类第一次开发出室温超导材料,离实际应用还有很远的距离。267 Gpa的高压,相当于标准大气压的200多万倍,在地球上4500公里的深度才会出现这样的压力环境,而地球的半径总共只有约6400公里。

室温(高压)超导是人类科技进步的一项里程碑,期待科学家未来开发出真正的室温(常压)超导。

参考资料:1、Room-temperature superconductivity in a carbonaceous sulfur hydride, Nature 2020.2、First room-temperature superconductor excites — and baffles — scientists, Nature News, Oct 14, 2020.3、Superconductivity gets heated, Nature Podcast, Oct 14, 2020.

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