科學家首次實現了室溫超導是怎麼回事 室溫超導有什麼意義

近日紐約的一組科學家首次實現了室溫超導，這種氫、碳和硫化合物在59華氏度的溫度下以超導體的形式工作。這種超導體不僅可以在正常溫度下工作，還可以在日常壓力下工作。但是，這種超導體材料需要超高壓才能實現室溫超導。

紐約的一組物理學家發現了一種能在室溫下高效導電的材料，這是一個長久以來尋求的科學裡程碑。研究小組最近在《自然》雜誌上報道，這種氫、碳和硫化合物在59華氏度的溫度下以超導體的形式工作。這比去年創下的高溫超導記錄還要高50多度。

“這是我們第一次真正宣稱已經發現了室溫超導性，”西班牙巴斯克地區大學的凝聚態理論學家埃雷亞說。材料科學家現在面臨著發現超導體的挑戰，這種超導體不僅可以在正常溫度下工作，還可以在日常壓力下工作。這種新化合物的某些特徵為將來找到合適的原子混合物帶來了希望。

當自由流動的電子撞擊組成金屬的原子時，普通導線就會產生電阻。但是，研究人員在1911年發現，在低溫下，電子可以在金屬的原子晶格中誘發振動，而這些振動反過來又把電子拉到一起，形成稱為庫珀的對偶。不同的量子規則支配著這些對偶，它們成群結隊地穿過金屬晶格，不受任何阻礙，沒有任何阻力。超導流體還會排斥磁場——這一效應可以讓磁懸浮交通工具無摩擦地漂浮在超導軌道上。

然而，隨著超導體溫度的升高，粒子會隨機地晃動，打破了電子微妙的平衡。研究人員花了幾十年的時間尋找一種能承受日常環境高溫的超導體，這種超導體的庫珀探戈緊密地結合在一起。1968年，康奈爾大學的固體物理學家尼爾·阿什克羅夫特提出，用氫原子的晶格就能達到這個目的。氫的微小尺寸使電子更接近晶格的節點，增加了它們與振動的相互作用。氫的輕巧性還使那些引導的波紋更快地振動，從而進一步增強了與庫珀對的粘合力。

要把氫壓成金屬晶格需要非常高的壓力，這是不切實際的。然而，阿什克羅夫特的研究帶來了希望，一些“氫化物”可能在更容易獲得的壓力下提供金屬氫的超導性。

在直覺和粗略計算的指導下，研究小組測試了一系列氫化合物，以尋找氫的黃金比率。新增的氫太少，化合物就不能像金屬氫那樣具有堅固的超導性。如果新增太多，樣品就會像金屬氫一樣，只有在高壓下才會金屬化。在他們的研究過程中，該團隊破壞了幾十對價值3000美元的鑽石。“鑽石預算是我們研究的最大問題。”迪亞斯說。