2020年10月15日
罗彻斯特大学的工程师和物理学家在极高压下用氢压缩简单的分子固体，第一次创造出了在室温下具有超导性的材料。
作为杂志的封面故事自然这项工作是由物理学和机械工程助理教授Ranga Dias的实验室进行的。
迪亚斯说，开发超导材料——在室温下不产生电欧洲杯足球竞彩阻和磁场——是凝聚态物理的“圣杯”。寻找了一个多世纪，这样的材料欧洲杯足球竞彩"绝对可以改变我们所知的世界"迪亚斯说。
在创造新纪录的过程中，迪亚斯和他的研究团队将氢、碳和硫结合在一起，在钻石砧电池中通过光化学合成了简单的有机碳硫氢化物。钻石砧电池是一种用于在异常高压下检测微量材料的研究设备。欧洲杯足球竞彩
碳质硫氢化物在大约58华氏度和大约3900psi的压力下表现出超导性。这是第一次在室温下观察到超导材料。
“由于低温的限制，具有如此非凡性能的材料并没有以许多人可能想象的方式完全改变世界。欧洲杯足球竞彩然而，我们的发现将打破这些障碍，为许多潜在的应用打开大门。”同时也是该大学材料科学和高能密度物理项目的迪亚斯说。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球
应用程序包括:
- 传输电力而不因电线中的电阻而损失高达2亿兆瓦时(MWh)的电网。
- 一种推动悬浮列车和其他交通方式的新方法。
- 医学成像和扫描技术，如核磁共振成像和心磁造影
- 更快，更高效的电子数字逻辑和存储设备技术。
“我们生活在一个半导体社会，有了这种技术，你可以把社会带入一个超导社会，在那里你再也不需要电池之类的东西了，”这一发现的合著者、内华达大学拉斯维加斯分校的Ashkan Salamat说。
钻石砧电池产生的超导材料的数量是以皮升为单位测量的——大约是一个喷墨粒子的大小。
迪亚斯说，下一个挑战是找到在较低压力下制造室温超导材料的方法，这样它们就可以经济地大批量生产。欧洲杯足球竞彩与钻石砧单元产生的数百万磅压力相比，地球海平面上的大气压力约为15psi。
为什么室温很重要
超导性首次发现于1911年，它赋予材料两种关键特性。欧洲杯足球竞彩电阻就消失了。由于一种叫做迈斯纳效应的现象，任何类似磁场的东西都会被排出。磁力线必须绕过超导材料，使这些材料悬浮成为可能，这可以用于无摩擦的高速列车，即磁悬浮列车。欧洲杯足球竞彩
强大的超导电磁铁已经是磁悬浮列车、磁共振成像(MRI)和核磁共振(NMR)机器、粒子加速器和其他先进技术的关键部件，包括早期的量子超级计算机。
但设备中使用的超导材料通常只能在极低的温度下工作欧洲杯足球竞彩——比地球上任何自然温度都低。这种限制使得它们的维护成本很高——而且扩展到其他潜在应用程序的成本也太高了。“在低温下保存这些材料的成本太高，你无法真正获得欧洲杯足球竞彩它们的全部好处，”迪亚斯说。
此前，超导材料的最高温度是去年在德国美因茨马克斯普朗克化学研究所Mikhail Eremets的实验室和芝加哥伊利诺伊大学的Russell Hemley小组实现的。该研究小组报告了使用超氢化镧在-10到8华氏度下的超导性。
近年来，研究人员还探索了氧化铜和铁基化学物质作为高温超导体的潜在候选材料。然而，氢——宇宙中含量最丰富的元素——也提供了一个有希望的组成元素。
“为了得到高温超导体，你需要更强的化学键和更轻的元素。这是两个非常基本的标准。”迪亚斯说。“氢是最轻的材料，氢键也是最牢固的材料之一。
“理论上，固体金属氢具有高德拜温度和强电子-声子耦合，这是室温超导所必需的，”迪亚斯说。
然而，仅仅是让纯氢进入金属状态就需要非常高的压力，这是由哈佛大学教授Isaac Silvera和Dias于2017年在一个实验室首次实现的，当时Dias是Silvera实验室的博士后。
“范式转换”
因此，罗彻斯特的迪亚斯实验室在其研究方法上进行了“范式转变”，使用富氢材料作为替代，这种材料模拟了难以捉摸的纯氢超导相，并且可以在更低的压力下金属化。欧洲杯足球竞彩
实验室首先将钇和氢结合起来。生成的超氢化钇在当时创纪录的12华氏度高温和每平方英寸约2600万磅的压力下表现出了超导性。
接下来，实验室探索了共价富氢有机衍生材料。欧洲杯足球竞彩
这项工作产生了碳质硫氢化物。“这里碳的存在也同样重要，”研究人员报告。他们补充说，进一步对这种元素组合进行“成分调整”可能是在更高温度下实现超导性的关键。
论文的其他合著者包括首席作者Elliot Snider 19 (MS)， Nathan Dasenbrock-Gammon 18 (MA)， Raymond McBride 20 (MS)， Kevin Vencatasamy 21和Hiranya Vindana (MS)，他们都是Dias实验室的人;英特尔公司的马修·德贝塞博士和拉斯维加斯内华达大学的基思·劳勒博士。
该项目得到了美国国家科学基金会、美国能源部储备管理学术联盟计划及其科学、聚变能源科学办公室的资助。欧洲杯线上买球金刚石表面的制备部分是在罗切斯特大学集成纳米系统中心(URnano)完成的。
Dias和Salamat成立了一家新公司，名为un俗世材料(un俗世材料)，旨在寻找一种可以在环境压力下规模化欧洲杯足球竞彩生产室温超导体的方法。
专利是悬而未决。任何对该技术授权感兴趣的人都可以联系URVentures的授权经理Curtis Broadbent。
来源:http://www.rochester.edu/