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          科學家觀察了常規70攝氏度的傳統超導性

          時間:2021-06-22 09:52:08 來源:

          Mikhail Eremets領導的機組在Max Planck化學研究所在Mainz的MaxIMIS中用于產生極高的壓力,非常方便。研究人員將金屬電池用艾倫螺釘壓在一起。如此在電池中心形成的高壓,僅鉆石抗蝕劑。寶石像壓縮樣品的砧座一樣操作。

          Max Planck Institute和Johannes Gutenberg大學的新研究表明,硫化氫在高壓下的高壓下的電阻在Minus 70攝氏度下。

          到目前為止,沒有材料能夠在這種高溫下進行無阻的電流:MaxIncalck Chatchituct研究人員在Mainz和Johannes Gutenberg大學Mainz觀察到,硫化氫在Minus 70攝氏度下變為超導 - 當物質放置在150萬條壓力下。這對應于地球核心壓力的一半。利用他們的高壓實驗,主席的研究人員因此不僅為超導性設置了新的記錄 - 他們的發現也強調了在室溫下運輸電流的潛在新方法,沒有損失。

          對于許多固態物理學家,適合在室溫下使用的超導體仍然是一個夢想。到目前為止,唯一已知的唯一可以通過電阻進行電流的材料,因此在非常低的溫度下,沒有損耗。因此,特殊的銅陶瓷(銅酸鹽酯)在過渡溫度方面采用了前導位置 - 材料損失其電阻的溫度。這種類型的陶瓷的記錄大致減去140攝氏度,在正常氣壓下,高壓下減去109攝氏度。在陶瓷中,發生特殊的,非常規的超導形式。對于傳統的超導性,到目前為止,至少需要至少減去234攝氏度的溫度。

          Makhael Eremets領導的一支由Makhael Eremets領導的Max Planck化學研究所主管,與Johannes Gutenberg大學Mainz的研究人員合作,現在在硫化氫(H 2 S)中觀察到常規超導常規超導。為了將其在正常條件下的氣體轉化為超導體,這對于科學家們必須將其視為1.5兆巴爾(150萬條)的壓力,因為它們在最新版本的科學雜志自然中描述。

          傳統超導性的過渡溫度無限制

          “通過我們的實驗,我們已經為材料變為超導的溫度設定了一個新的記錄,”Mikhael Eremets說。他的團隊也是第一個在實驗中證明存在具有高轉變溫度的超導體的實驗。對于包括H2S的某些物質,已經預測了理論計算已經預測了這一點。“在高溫下尋找傳統超導發生的其他材料存在很多潛力,”物理學家說。“傳統超導體的過渡溫度理論上沒有限制,我們的實驗導致理由希望超導甚至在室溫下發生。”

          研究人員產生了在小于一立方厘米的特殊壓力室中的相對溫度的負溫度下使H2S超導使H2S超導所需的極高的壓力。作為砧座的側面上的兩個金剛石尖端能夠不斷增加樣品對樣品的壓力。該電池配備有觸點以測量樣品的電阻。在另一個高壓電池中,研究人員能夠研究在過渡溫度變化的材料的磁性。

          在研究人員填充具有液態硫化氫的壓力室之后,它們逐漸增加了樣品上的壓力,大約為2兆瓦,并改變每個壓力水平的溫度。它們采用耐抵抗和磁化測量以確定材料的過渡溫度。磁化測量提供非常有用的信息,因為超導體具有理想的磁性。

          氫原子在高溫下促進超導性

          研究人員認為,它主要是負責在相對較高的溫度下在高壓下失去其電阻的硫化氫的氫原子:氫原子以所有元素的最高頻率振蕩的晶格振蕩,因為氫是最輕的。由于晶格的振蕩確定了傳統的超導性 - 并且更有效地執行具有高氫含量的原子振蕩材料的速度更快地表現出相對高的過渡溫度。此外,原子之間的強鍵增加了材料變得超導的溫度。在H3S中滿足這些條件,并且正是從高壓下從H 2 S產生的這種化合物。

          Mikhael Eremets和他的團隊現在正在尋找具有較高過渡溫度的材料。在這種情況下,增加作用于硫化氫上的壓力在1.5兆瓦沒有有用。這不僅由理論物理學家計算,而且現在還在Mainz團隊執行的實驗中確認。在較高的溫度下,電子結構以這樣的方式改變,使得過渡溫度緩慢地開始再次下降。

          通緝:富含氫氣的過渡溫度較高

          “高轉變溫度的明顯候選者是純氫”,“米赫赫爾·埃雷梅斯說。“預計它將在高壓下在室溫下變得超導。”他的團隊已經開始嘗試純氫氣,但實驗非常困難,因為需要三到四兆瓦的壓力。

          然而,“我們對硫化氫的研究表明,許多富含氫的材料可以具有高轉變溫度,”Eremets說。甚至可以在常見的溫度感知方面實現高溫超導體,而沒有高壓。Mainz的研究人員目前需要高壓來轉化將像硫化氫電絕緣的材料轉化為金屬。“可能存在聚合物或其他富含氫氣的化合物,其可以以其他方式轉化為金屬并在室溫下變得超導,”物理學家說。如果可以找到這樣的材料,我們終于擁有它們:可用于各種技術應用的超導體。

          出版物:A.P.Drozdov等,“在硫氫化物體系中的高壓力下,”203個keelvin的常規超導性“,”自然(2015); DOI:10.1038 / Nature14964


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