第一情报 ---材料工业

室温超导材料的研究进展

供稿人:吴春莹  供稿时间:2019-6-5   关键字:室温  超导材料  氢化镧  

自1911年首次发现超导性以来,寻找室温下的超导材料一直是科学家们竞相追逐的目标。超导体零电阻或完全抗磁性的属性,往往要在非常低的温度条件下才可实现。因此,只有将临界温度提高至室温,超导体才有望实现广泛应用。

最近出版的《自然》杂志公开了德国马克斯·普朗克化学研究所Drozdov等人的研究成果,其发现当压缩到超过地球大气100万倍的压力时,氢化镧化合物在250K变成超导体。这是迄今为止在超导材料中已经确认的最高临界温度。

为了验证某种材料具有超导性,研究人员通常会寻找三个特征:零电阻;在施加的磁场下临界温度会降低;冷却时材料内部会排斥磁场(这种现象被称为迈斯纳效应)。Drozdov等人检测到了前两个超导特征,但由于样品太小,目前无法观察到迈斯纳效应。

在此之前,已有研究报道超导体临界温度被提升至室温附近。美国乔治华盛顿大学的地球物理学家Russell Hemley在2018年8月公开的研究显示,其团队合成的氢化镧(LaH10)在260K展现出超导性。但美中不足的是,Hemley等人的实验需要在200GPa的超高压力下进行,且这种化合物的超导特性有待进一步验证。

同在2018年,德国马普学会的物理学家Mikhail Eremets也在实验中合成了LaH10±x,并报道了超导临界温度为215K的研究成果。该研究团队还曾经于2014年报道了另一种含有氢元素的超导材料——硫化氢,在200K左右的温度下实现超导转变,从而打破了之前164K的纪录。

这些硫化氢和氢化镧超导材料的共同特征是,它们富含氢元素,并且超导性仅在高于约100万倍大气压的压力下出现。在这些极端条件下,化学键会被大幅改变,诱导形成不稳定的化合物。对于氢化镧来说,高压似乎稳定了LaH10的构成,其氢含量远高于在常压下能达到的水平。

在未来几年内,实验可能会集中在探究其他富氢材料的超导性。鉴于只有一小部分可能的富氢材料在极端高压下进行了实验,或许在不久的将来就能实现室温超导的梦想。在那时候,巨大的挑战将从提高临界温度变成降低所需压力了。

 

相关链接:

1. James J. Hamlin. Superconductivity near room temperature. https://www.nature.com/articles/d41586-019-01583-y.

2. Drozdov, A. P. et al. Nature 569, 528–531 (2019).

3. 任芳言.室温超导更上一层楼.http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2019/1/421865.shtm.

 


注册成为正式用户,登陆后,获得更多阅读功能与服务!
转载本文需经本平台书面授权,并注明出处:上海情报服务平台www.istis.sh.cn
了解更多信息,请联系我们

§ 请为这篇文章打分(5分为最好)