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关于被大肆宣传的新超导体发现,我们所知道的
室温超导体将彻底改变电力行业,但本月的重大发现却受到了一些怀疑。
一个金刚石的砧座
一个世纪以来,科学家们一直在寻求材料的“圣杯”:一种室温超导体,能够在不阻力的情况下传导电荷,这将彻底改变我们所知道的能源景观。罗切斯特大学的一个团队本周声称他们已经发现了这样的材料,尽管一些科学界的成员持怀疑态度。这项新研究发表在《自然》杂志上。以下是关于科学的知识。
什么是室温超导体?
在物理学中,研究室温超导体是一个崇高的目标,类似于弄清楚暗物质是什么以及什么导致宇宙加速膨胀。超导体可以无阻力地传输电流,这意味着在从A点到B点发送电流时不会失去能量。但现今的超导体需要极其低的温度和高压才能工作,使它们在特殊实验室之外的任何地方都不实用。
如果它们能在室温下运行,超导材料就不再局限于实验领域,可以纳入世界能源基础设施。但自1911年发现超导性以来,科学界一直未能突破室温超导的难题。物理学家们已经试图用各种方式来研究不同类型的超导体,比如冷却的镧氢化物和臭气熏天的硫化氢等,但都没有取得成功。这些材料虽然可以实现超导,但只有在极低的温度和荒谬的压力下才能实现,这在真实世界的电子学中是不现实的。追寻完美的室温超导体需要材料科学家、工程师和物理学家循环尝试不同的氢化物,寻求不需要如此挑剔条件才能发挥其零电阻魔力的超导体。
罗切斯特大学团队取得了什么成就?
最新的超导研究现在的研究对象是钇氢化物。罗切斯特大学的科学家发现,该物质在10千巴(每平方英寸145000磅)的压力下,温度为69华氏度时具有超导性。参考资料显示,海平面上的气压约为15磅每平方英寸,而根据美国国家海洋和大气管理局的数据,在马里亚纳海沟底部的气压约为16,000磅每平方英寸。
显然,145,000磅每平方英寸仍然是很大的压力。不过,根据罗彻斯特大学发布的消息,这比以前实验室需要的电导率高了两个数量级。
一颗直径为一毫米的闪亮蓝色的镥化氢晶体样品
根据罗彻斯特大学的机械工程师Ranga Dias所在实验室的研究,他们认为他们现在处于现代超导时代。但是Dias团队领域的其他成员持怀疑态度。2020年Nature杂志上发表的一篇论文声称在碳硫氢化物中实现了室温超导,该团队包括Dias在内。该论文遭到了大量日期和数据报告相关更新。然后,在2021年8月发表在Nature上的一篇相关文章中,两位与Dias论文无关的物理学家质疑了他们的说法,认为该团队所关联的超导现象实际上与引人注目的物质状态无关。2022年9月,Dias团队的原始论文已被撤回。但是新论文已经通过了审查(至少足以发表,但现在已被撤回的工作也是如此)。据《纽约时报》报道,在之前的一次失误中,Dias在自己的论文中使用了另一位科学家毕业论文的逐字逐句语言,Dias将这一事件归咎于遗忘引用。在最近的实验中,团队将99%氢和1%氮的气体混合并将气体放入一个带有卤素的氧化铈的反应室中。他们让气体和金属在392华氏度下反应了几天。结果产生的化合物发出蓝色的光。
他们把这种化合物挤压在钻石的空间里(钻石是最硬的矿物,因此在试验中,你想挤、压或压扁某些东西会经常用到它们)。当在钻石之间挤压时,迪亚斯实验室中混合物从蓝色变成了鲜艳的红粉色。它已经变成了超导体。
如果其他团队能够复制这种新实验的结果,那么这将是材料科学领域寻找不可得之物的激动人心时刻:真正改变电力的游戏规则。但现在,对于这个圣杯的追求仍在继续;材料科学界离找到它有多近尚有待解释。然而,这样的超导体充电是不可能没有阻力的。