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极端的氢粉碎物理学家正在把我们推向一个“超

 
杏耀资金稳不稳 极端的氢粉碎物理学家
 
 
“我们认为现在是超导的新时代,”华盛顿特区乔治华盛顿大学(George Washington University)的材料科学家拉塞尔赫姆利(Russell Hemley)说3月4日,在美国物理学会(American Physical Society)的3月会议上,他对一群研究人员说。
 
画面照亮了他身后的屏幕:一幅原理图,展示了一种设备,可以粉碎对立钻石的超硬点之间的微小物体;温度和电阻的曲线图;一个发光的球体,杏耀资金圆心上划着一个粗糙的黑色“X”。
 
最后一张图片是新时代自身的体现:一个微小的镧超氢化物样品(或称LaH10)被压缩到类似于穿过地核的压力下,用激光加热到新英格兰接近隆冬的温度。(用超导研究的标准来衡量,这是一种滚烫的热,通常在极端寒冷的实验室里进行。)赫姆利和他的团队发现,在这些条件下,LaH10似乎不再抵抗原子间电子的运动。正如赫姆利在美国物理学会的演讲中以及1月14日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)杂志上的一篇论文中所说,它显然变成了“室温超导体”。
 
冷冻科学
 
1911年,荷兰物理学家海克·卡梅林·昂尼斯(Heike Kamerlingh Onnes)发现,在极低的温度下,某些物质会表现出不同寻常的电性能。
 
在正常情况下,杏耀平台通过导电材料(如铜线)的电流在传输过程中会损失一定的强度。即使是我们在电网中使用的非常好的导体也不完美,不能把所有的能量从发电站输送到墙上的插座。有些电子就这样失去了。
 
但是超导体是不同的。引入超导导线回路的电流将永远继续循环,不会有任何损耗。超导体能驱逐磁场,因此能有力地推开磁铁。它们在高速计算和其他技术中有应用。问题是超导体通常在极低的温度下工作,这使得超导体不适合普遍使用。
 
没有地图的狩猎
 
一个多世纪以来,物理学家一直在寻找温度更高的材料的超导性。但发现超导性有点像发现金子:过去的经验和理论可能会大致告诉你在哪里寻找它,但你实际上不会知道它在哪里,除非你做昂贵、耗时的检查工作。
 
“你有这么多材料。你有很大的空间去探索,”罗马萨皮恩扎大学(Sapienza University of Rome)的物理学家莉莉娅·博耶里(Lilia Boeri)说。在赫姆利探索了比拉霍伊10还要热的超导体的可能性,并解释了为什么这样的材料在极端压力下具有超导性之后,她发表了自己的研究成果。
 
1986年,研究人员发现,在绝对零度以上30度,或零下406华氏度(零下243摄氏度)的高温下,陶瓷是超导的。后来,在20世纪90年代,研究人员首次认真研究了非常高的压力,看它们是否可能揭示出新型超导体。
 
但是在那个时候,Boeri告诉Live Science,仍然没有任何好的方法来确定一种材料是否会被证明是超导的,或者在什么温度下会被证明是超导的,直到它被测试。因此,临界温度记录——超导性出现的温度——保持在非常低的水平。
 
“理论框架在那里,但他们没有能力使用它,”Boeri说。
 
下一个重大突破出现在2001年,当时研究人员发现,二硼化镁(MgB2)在绝对零度以上39度,即零下389华氏度(零下234摄氏度)时具有超导性。
 
“(39度)相当低,”她说,“但在那个时候,这是一个重大突破,因为它表明,在临界温度是之前认为可能的两倍的情况下,你可能拥有超导性。”
 
粉碎氢
 
从那时起,寻找高温超导体的努力在两个关键方面发生了转变:材料科学家意识到,较轻的元素为超导提供了诱人的可能性。与此同时,计算机模型发展到理论学家可以提前精确预测材料在极端环境下的行为。
 
物理学家从一个显而易见的地方开始。
 
“所以,你想要使用轻元素,而最轻的元素是氢,”Boeri说。“但问题是氢本身——它不能成为超导材料,因为它是绝缘体(一种通常不允许电流通过的材料)。所以,要得到超导体,你首先要把它变成金属。你必须对它做点什么,而你能做的最好的事情就是挤压它。”
 
在化学中,金属几乎是任何原子的集合, 杏耀平台经营之道 ,因为它们处于自由流动的电子汤中,而原子又结合在一起。大多数我们称为金属的材料,如铜或铁,在室温和舒适的大气压下都是金属。但在更极端的环境下,其他材料也能变成金属。
 
理论上,氢就是其中之一。但有个问题。
 
赫姆利在他的演讲中说:“这比使用现有技术需要更大的压力。”
 
这使得研究人员寻找含有大量氢的材料,这些氢可以形成金属,并且有望在可达到的压力下成为超导材料。
 
现在,Boeri说,研究计算机模型的理论家们为实验主义者提供了可能是超导体的材料。实验人员选择最好的选项进行测试。
 
不过,赫姆利说,这些模型的价值有限。并不是所有的预测都能在实验室中实现。
 
“在这项工作中,我们可以非常有效地使用计算,但我们需要批判性地进行计算,并提供最终的实验测试,”他对聚集的人群说。
 
Hemley和他的团队的“室温超导体”LaH10似乎是这个新研究时代迄今为止最令人兴奋的结果。在绝对零度(8华氏度)以上260度的高温下,一颗LaH10样品似乎变得超导。
 
同一篇论文中描述的另一项实验显示,超导性在绝对零度以上280度,即44华氏度(7摄氏度)。
 
赫姆利在结束他的演讲时提出,未来这种高压工作可能会产生在高温和常压下都是超导体的材料。他说,也许一种材料,一旦加压,在压力释放后可能仍然是超导体。或许我们从高温化学结构中学到的经验可以为超导低压结构指明方向。
 
这将改变游戏规则,Boeri说。
 
“这基本上是基础研究。它没有申请,”她说。“但假设你想出了一种在压力下也能工作的东西,比如说,比现在低10倍。这为超导导线和其他东西打开了大门。”
 
当被问及她是否希望在有生之年看到一个室温、常压的超导体时,她热情地点点头。
 
“当然,”她说。
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