超導(dǎo)材料能無損耗傳輸電能,但其應(yīng)用卻因超導(dǎo)態(tài)嚴(yán)苛的低溫要求而受限。因此,實現(xiàn)室溫超導(dǎo)成為科學(xué)家的重要目標(biāo),如今他們離這一目標(biāo)越來越近。在最新一期《自然》雜志上,美德兩國科學(xué)家組成的研究小組發(fā)表論文稱,他們實驗證實,高壓下的氫化鑭在250K(K代表絕對溫標(biāo)開爾文,250K大約為-23℃)下中具有超導(dǎo)性。而250K,是迄今為止超導(dǎo)材料中已證實的最高臨界溫度。
過去的一個世紀(jì)里,科學(xué)家一直在尋找能在室溫下具有超導(dǎo)性的材料,隨著越來越多的超導(dǎo)材料被發(fā)現(xiàn),最高臨界溫度的紀(jì)錄也在不斷刷新,逐步向室溫目標(biāo)邁進。在2018年,兩個獨立研究小組幾乎同時報告稱,壓縮的氫化鑭化合物可能在更高的溫度下表現(xiàn)出超導(dǎo)性,其臨界溫度范圍從215K—280K不等。這一理論預(yù)測在當(dāng)時引起了廣泛關(guān)注。
此次,美德兩國研究人員通過實驗驗證了這一理論預(yù)測。他們使用一種被稱為金剛石壓腔的設(shè)備,利用兩顆金剛石擠壓一小塊兒鑭樣品,使其在170吉帕的高壓下轉(zhuǎn)化為氫化鑭化合物——LaH10,然后用X射線探測其結(jié)構(gòu)和成分。研究人員觀察到LaH10具有零電阻、在外加磁場作用下臨界溫度會降低、同位素效應(yīng)(臨界溫度依賴于同位素質(zhì)量的現(xiàn)象)這3個超導(dǎo)材料特征,但因樣本量太小而無法對超導(dǎo)材料的另一個重要特征——邁斯納效應(yīng)(一種超導(dǎo)體對磁場的排斥現(xiàn)象)進行觀測。他們表示,其所觀察到的3個特征已可以證明,在250K的溫度下,氫化鑭在超過100萬倍地球大氣壓下會變成超導(dǎo)物質(zhì)。
250K,是目前人類高溫超導(dǎo)的最新紀(jì)錄,比此前的最高臨界溫度增加了50K左右。研究人員稱,這是向?qū)崿F(xiàn)室溫超導(dǎo)目標(biāo)邁出的令人鼓舞的一步。而同期《自然》雜志上刊發(fā)的評論文章則指出,這一研究結(jié)果表明,科學(xué)家對超導(dǎo)材料的研究可能進入了一個新階段,開始從靠經(jīng)驗規(guī)則、直覺或運氣發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)體向由具體理論預(yù)測指導(dǎo)研究過渡。