硫化氢创造超导新纪录

摘要

人们很难把硫化氢这种有臭鸡蛋气味的有毒气体与超导联系起来,然而就在最近,来自德国的科学家正是利用硫化氢创造了超导的新纪录——迄今最高的超导转变温度。

人们很难把硫化氢这种有臭鸡蛋气味的有毒气体与超导联系起来,然而就在最近,来自德国的科学家正是利用硫化氢创造了超导的新纪录——迄今最高的超导转变温度。

超导指的是当材料的温度低于某一特定值,即所谓超导转变温度时,电阻突然为零的现象,最初由荷兰科学家昂尼斯在1911年发现。当时他将汞的温度降至4.2K左右时,汞的电阻突然降为零。此后人们陆续又在很多材料中发现超导现象,但这些材料的超导转变温度都很低,通常不超过39K. 获得如此低的温度在实际操作中并不容易,这限制了超导现象的实际应用。

超导现象除了零电阻,另一个重要特征是完全的抗磁性,即对外加磁场产生排斥作用。(图片来自https://en.wikipedia.org/wiki/Superconductivity)

超导现象除了零电阻,另一个重要特征是完全的抗磁性,即对外加磁场产生排斥作用。(图片来自https://en.wikipedia.org/wiki/Superconductivity)

自上世纪80年代起,一大类被称为高温超导材料的物质被发现。这些材料的超导机制与普通的超导材料不同,转变温度通常在100-140K这个范围,虽然仍然远远低于室温,但是这样的低温可以用液氮(沸点77K)实现,实际操作中并不是特别困难。不过尽管取得了如此重大的突破,研究人员仍然希望找到超导转变温度更高的材料。

早在上世纪60年代,有研究人员推测,在高压下,固态的氢能够变成具有超导性质的金属。去年,来自德国马克斯·普朗克化学研究所的研究人员发现,如果将硫化氢置于至少10万个大气压的极高压强下,当温度低于190K时,它的电阻会突然消失。这一超导转变温度比此前的记录高了近30K. 研究人员当时将实验结果发表在预印本网站arXiv.org上,但许多同行对此表示怀疑。最近,这几位研究人员成功再现了此前的实验结果,而且此次获得的超导转变温度更高,达到203.5K.这一结果于8月17日在线发表在《自然》杂志网站。

尽管这一结果振奋人心,一些业内人士还是怀疑它具有多大的实用价值,因为要想获得这样高的超导转变温度必须使用极高的压强。但也有一些研究人员认为,如果能找到合适的材料,高压或许并非必需的条件。例如去年年底,来自中国的研究人员通过理论计算表明,硫化氢在高压下的超导机理与普通的超导材料并无不同,高压只不过将其转化为金属。不管怎样,这一成果对于超导研究领域都具有重要的意义。

注:K(开尔文)是温度的计量单位,国际单位制中七个基本单位之一,它与摄氏度的转化关系为[oC] = [K] – 273.15

报道:Stinky hydrogen sulfide smashes superconductivity record

论文:Conventional superconductivity at 203 kelvin at high pressures in the sulfur hydride system

编译:嵌段共聚物

 

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目前评论:1   其中:访客  1   博主  0

  1. avatar 人在旅途 3

    原来液体或者气体可以变成金属?
    凝固了就叫金属?那冰算不算金属呢?

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