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常温下的超导体 科学家声称在常温下获得了超导体

日期:2019-10-07 来源:常温下的超导体 评论:

[摘要]当一种材料能够传递电流且基本为零阻力时,它就具有超导性。因此,超导体完全不同于通常使用的材料,例如铜和钢,它可以在不损失任何能量的情况下传递电流。到目前为止,超导体被用于某些应用,如硬件、列车悬浮、粒子加速器和超导线圈。无论如何,它们应该冷...……

当一种材料能够传递电流且基本为零阻力时,它就具有超导性。因此,超导体完全不同于通常使用的材料,例如铜和钢,它可以在不损失任何能量的情况下传递电流。

到目前为止,超导体被用于某些应用,如硬件、列车悬浮、粒子加速器和超导线圈。

无论如何,它们应该冷却到低温,这限制了它们在我们日常生活中的使用。

现在,印度科学研究所(IISc)的科学家们首次能够在常温常压下获得超导性。大量的材料被发现经历正常到超导跃迁。但是这样的转变需要极低的温度和/或极高的压力。因此,在环境温度和压力下实现这种转变具有重要意义。

科学家们观察到纳米薄膜和纳米颗粒中的超导性。超导性被观察到在零下37摄氏度。观察到的电阻很低——10-4欧姆——但不是零。作者声称,测量更低电阻的限制来自于仪器的灵敏度。

尽管目前还不清楚金和银是否能独立表现出超导状态,但通过将1纳米大小的银粒子嵌入金基体中,研究小组已经能够在纳米结构中获得超导性。纳米银颗粒被单独制备成金基体。

孟买塔塔基础研究所(TIFR)超导实验室的Pratap Raychaudhuri教授说:“研究结果看起来很有说服力,也很有趣。同时,这是一个令人惊讶的结果,因为两种金属——银和金——的混合物显示出了超导性。

来自钦奈数学科学研究所的Ganapathy Baskaran博士说:“这是一项了不起的成就,我很兴奋。对我来说,这是一个惊喜,但不是冲击。他们没有观察到零电阻,但观察到的电阻非常低,比任何金属都低得多。

常温下的超导体 科学家声称在常温下获得了超导体

超导体有三大特点:电阻率为零、完全抗磁性、通量量子化。

尽管目前还不清楚金和银是否能独立表现出超导状态,但通过将1纳米大小的银粒子嵌入金基体中,研究小组已经能够在纳米结构中获得超导性。纳米银颗粒被单独制备成金基体。

1988年初,日本研究人员发现110K的铋锶钙铜氧超导体;当年,我国留美学者盛正直发现125K的铊钡钙铜氧超导体;1993年法国科学家发现135K附近的汞钡钙铜氧超导体,如果压力进一步提高,这一温度还能升到164K(-109℃)。

“所观察到的抗磁性远强于大多数普通材料的抗磁性值,也远强于之前关于纳米结构金或银的报道。”因此,所观察到的抗磁性的大小与粒状超导体是一致的。

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理论物理学家也在试图解开超导体的奥秘,直到1957年,三位物理学家提出BCS理论,以电子-声子作用为前提,解释了低温超导体的形成机制,并因此获得1972年诺贝尔物理学奖。

对于氧化物类的高温超导体,由于微观结构非常复杂,很难进行微观尺度的研究;而超高压类的超导体,研究起来更难,也无法实现实际应用。

来自钦奈数学科学研究所的Ganapathy Baskaran博士说:“这是一项了不起的成就,我很兴奋。对我来说,这是一个惊喜,但不是冲击。他们没有观察到零电阻,但观察到的电阻非常低,比任何金属都低得多。

然后在2018年12月,德国科学家团队再次宣称,他们在170万个大气压的条件下,发现LaH10 (氢化镧 )具备超导性能,转变温度高达250K(-23℃),目前这一发现还在接受同行审核。如果证实为真,那么这将是人类发现超导体的最高转变温度,但是所需压力实在太高了,几乎和地心压力相当。

所以欧姆定律并不适用于超导体,超导体中的电流,需要用更本质的物理定律来描述,比如利用电流的定义式I=Q/t,既单位时间内通过的电荷量。

科学家们也观察到了Meissner效应,然而,这种效应是适度低的。梅斯纳效应是指吸引场完全被超导态排出的地方,是超导性的关键证明。

巴斯卡兰博士说,“虽然他们没有观察到完美的麦斯纳效应,但他们确实观察到样品变得强烈的抗磁性,这与超导性是一致的。”

“所观察到的抗磁性远强于大多数普通材料的抗磁性值,也远强于之前关于纳米结构金或银的报道。”因此,所观察到的抗磁性的大小与粒状超导体是一致的。

即使是这种温度下的颗粒状超导电性也是一项了不起的成就。现在其他的科学家应该能够复制这个。

Raychaudhuri教授说,“观察抗磁性的温度和当电阻接近零时是一样的。”

科学家在ArXiv上发表了他们的研究。

常温超导体实现了吗 一个属于超导体的新时代即将开启

超导体自从被发现开始,就成为科学研究中的重点项目,最初发现汞的超导转变温度为4.2K,然后又发现铅在7.2K时也能成为超导体;经过一段时间的研究,科学家发现有几十种单质,在接近绝对零度时都能转变为超导体。

曹原,1996年出生,四川成都人,在2010年以高考成绩669分(理科),考入中国科学技术大学少年班,现为美国麻省理工学院博士生。

这一下子可让氧化物超导体的研究火热起来,此后研究人员把能实验的任何材料都试了一遍;当年,超导转变温度很快就被提升到了40K,然后43K,50K……;在1987年,我国赵忠贤等人发现90K的钇钡铜氧化物,首次把超导材料转变温度提升至液氮水平(77K)。

美国物理学家麦克米兰还发现,BCS理论存在一个极限温度大约39K,高于这个温度后的任何物质,都不能形成超导态,这一极限打击了人们的信心,因为如此低的温度难以用于实际。

然后在2018年,曹原团队发现的双层石墨烯超导现象轰动科学界;其实石墨烯的超导现象早就被人们发现,但是以往的石墨烯超导属于常规超导(BCS等理论可以解释的超导现象)。

科学家们观察到纳米薄膜和纳米颗粒中的超导性。超导性被观察到在零下37摄氏度。观察到的电阻很低——10-4欧姆——但不是零。作者声称,测量更低电阻的限制来自于仪器的灵敏度。

当一种材料能够传递电流且基本为零阻力时,它就具有超导性。因此,超导体完全不同于通常使用的材料,例如铜和钢,它可以在不损失任何能量的情况下传递电流。

巴斯卡兰博士说,“虽然他们没有观察到完美的麦斯纳效应,但他们确实观察到样品变得强烈的抗磁性,这与超导性是一致的。”

到了2015年,德国两位科学家发现硫化氢(H2S,臭鸡蛋的成分)在150GPa(150万个大气压)下,超导转变温度达到了203K(-70℃)。这是继上世纪九十年代发现汞钡钙铜氧超导以来,超导转变温度的一大提高,但是极高的压力使得该成果无法实际应用。

到目前为止,超导体被用于某些应用,如硬件、列车悬浮、粒子加速器和超导线圈。

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