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朝着室温超导体的比赛加热

2月25日,2021年经过杰克赫兹

仅在这个月,多家研究机构就向媒体铺天盖地地报道了一个目标:制造室温超导体。

超导材料被誉为凝聚态物理的“圣杯”,因为它们的应用是如此广泛。从悬浮列车、量子计算到更快、更高效的经典电子学,超导被大量研究用于通过克服电阻和磁场而改变的大量使用案例。雷竞技最新app

超导性可能导致磁性材料由于磁场线的影响而浮动

由于磁场线的作用,超导性可以使磁性材料悬浮。图片使用的礼貌罗彻斯特大学

然而,获得的常规方法超导远非经济,需要大量的能量和低温冷却。因此,实现实惠且有用的超导性的下一步是在高温下达到超导性(超导体中90k(-183℃)的任何温度被认为是“高”),最终目标是室温。

一些顶级电气工程研究机构在过去几个月里发表了这一目标的新发现,从罗切斯特大学,麻省理工学院和耶鲁大学获得了成就。

“世界上第一个室温超导体”

在十月,罗切斯特大学的研究人员取得了他们所说的世界上第一个室温超导体

研究人员不能通过冷却来实现超导性,而是通过将极高的压力施加到富含氢气的富含氢气的富含氢气 - 一种高温超导体的强烈候选者的富含氢的材料来实现这种温度壮举。

这种材料由钇和氢(“钇超氢化物”)制成,可以在较低的压力下实现金属化,其压力达到了2600万磅/平方英寸,并创下了12°F的高温记录。

金刚石铁砧细胞

研究人员使用了金刚石砧座来测试超导材料。图片使用的礼貌罗彻斯特大学

根据他们的文章自然,团队的下一步是创建一种“共价的富氢有机衍生物质”,称为碳硫氢化物。正是这种材料在58°F下施加3900万PSI的压力时表现出了超导性。

对于这一成就,主要研究员ranga dias被宣布为下一步创新者在过去的一周。

麻省理工学院设计了一个三层石墨烯“三明治”

虽然罗彻斯特大学的调查结果是达到超导性的重要一步,但需要的高压仍然限制了该技术在现实世界中的可行性。本月早些时候,MIT研究人员发表了一种纸张,该纸张描述了一种在高温下获得超导性而不需要巨大压力的方法。

3层石墨烯“三明治”在3K时表现出超导行为

3层石墨烯“三明治”在3K时表现出超导行为。图片由麻省理工学院

2018年,研究人员能够表明,当以比角度彼此彼此彼此放置时,该结构实际​​上成为超导体。从那时起,搜索有更多材料共享此属性已证明 - 直到现在。

现在,同样的麻省理工学院研究人员能够在三层石墨烯“三明治”中观察超导性,它的中间层相对于外层被扭曲成一个新的角度。

与原两层超导材料的临界温度为1K相比,新三层材料的临界温度为3K。至于确切的原因,科学家们还不确定。研究人员在一份大学新闻稿中指出:“目前我们得出的是相关性,而不是因果关系。”

为高温超导体重新观看库仑定律

本月从耶鲁大学出现更多超级导体新闻,研究人员发表了一项研究,挑战超导体中的电磁解态的基础谅解。

他们的研究集中在高温超导体上,发现在这种状态下电子的行为不遵循库仑定律。通常情况下,两个电子相互排斥,努力移动到彼此之间能量最低的位置(理论上是无穷大)。

与库仑法相关的两个方程式

与库仑定律相关的两个方程。图片使用的礼貌物理超缩略簿

令人惊讶的是,耶鲁研究人员发现了这一点在高温超导体中,电子的行为独立于其他原子粒子,彼此形成一个环状结构

这与之前对库仑定律的理解是完全相反的:电子不是无限远离彼此,而是紧密地移动在一起,形成一个环状结构。研究人员推测,这种前所未有的效应可能是由“价电子之间库仑相互作用的潜在功能形式”引起的。

温暖的超导体需要时间

尽管室温超导体(在严格的实验室环境之外)的现实还很遥远,但这些机构最近的研究表明,研究人员的研究方向是正确的。

“历史告诉我们,这样的探索需要时间,”他解释道莱顿大学炼狱物理学教授超导体研究员范德勒。Kamerlingh Onnes在1911年发现了超导性,但直到1957年,一个很好的解释理论才发表. . . .这很复杂,即使对物理学家来说也是如此。”

赶上更多超导性研究