央广网北京3月10日消息 据中央广播电视总台中国之声《新闻超链接》报道,最近,美国罗切斯特大学的研究团队宣布,他们已经创造出一种在室温和相对较低压力条件下工作的超导体。研究团队宣称,这是一种在21摄氏度、1GPa(约等于1万个大气压)的压强下,镥-氮-氢体系材料中实现的室温超导。远低于目前室温超导体通常所需要的数百万个大气压。
找到一种室温超导材料,一直是全球物理学家长久以来的梦想。如果这个科学成果是真的,人类的科技水平无疑将实现一次新的飞跃。但科学界对于这件事的态度却没有想象中那么振奋。该研究的主要作者及论文主讲人兰加·迪亚斯(Ranga Dias)及其团队,多年前发表过一篇关于室温超导的论文,这篇文章因为受到广泛质疑,最终被《自然》杂志撤稿。这次的可信度到底有多高,还有待科学界论证。
超导是什么?目前有哪些应用?室温超导的实现为什么如此困难?
奇特的超导“归零点”
超导本意是指超级导电现象,即某种材料具备零电阻特性,从而能够实现超级导电。
中国科学技术大学副研究员袁岚峰介绍,材料发生超导现象的其中一种方式,是达到自身的临界温度。但临界温度既不是“零度”,也不是“绝对零度”,而是一种很低的温度。事实上,临界温度没有固定数值,不同材料都有自己的临界温度。过去科学家们围绕材料温度与电阻的关系展开了大量实验研究,最终发现某些材料在特定的低温下呈现出电阻为零的特性,这就是低温超导。
而所谓的高温超导材料,其实是个相对概念,实现它的温度依然很低(如:零下70°C)。
既然达到临界温度就能成为超导体,是否意味着每一种材料都有变成超导体的可能?对此,袁岚峰表示,目前来看并非所有材料都具备成为超导体的潜质,有的导体在常温条件下电阻大,导电性极差,但达到临界温度后摇身一变成为超导体;有的导体如铜、银、金等常温下导电性能很好的材料,却在各种条件下都无法观测出超导现象。就目前的研究而言,仅有部分特殊的材料能够成为超导体。
未解之谜?材料为什么会超导?
尽管超导已经是一百多年前的技术发明,但直到今天,绝大部分超导体都只能在超低温环境下形成。袁岚峰解释道,因为随着温度降低,导体自身晶格的振动会减弱,电子在传输过程中遇到的阻碍也就会变少,材料的电阻自然就会降低。
至于为什么电阻会突然归零,一种解释是:当达到临界温度值时,超导材料内部传输的电子之间产生等效的吸引力,两两电子协同运动,从而减少了因电子相互排除而产生的阻力。袁岚峰表示,这一理论也仅能解释部分超导现象,许多超导材料产生零电阻特性的过程仍旧是未解之谜。
前仆后继的“归零者”?室温超导难在哪?
由于绝大部分超导材料只能在超低温环境下具备超导特性,这意味着目前在常温条件下超导体不具备大规模普及的应用价值。由此,室温超导成为科学家们近百年来一直努力的方向。
袁岚峰指出,室温超导意味着将超导材料的临界温度值大幅提升,在常温环境下合成超导材料。只有能够在常温环境下应用超导技术,才能够大幅降低超导技术成本,实现大规模普及应用。
正因为室温超导具有相当大的潜力,罗切斯特大学研究团队的发现才引发了超导领域的强烈关注。研究团队宣称在室温条件下,过去需要数百万个大气压才能完成的超导技术,在新材料中仅需要1GPa的压力(约1万个大气压)就能实现。
但鉴于兰加·迪亚斯(Ranga Dias)团队此前在超导领域的研究遭受质疑,并被《自然》杂志撤稿,这次发布的成果更需要有力的证据支撑。这一科研成果到底是突破还是炒作,还需要得到全球更多科研工作者的验证。
即便此次研究在实验室中能够成功复现,距离大规模应用仍旧十分遥远。
监制:白中华
记者:富赜 刘飞
编辑:潘雨薇 彭毓姬 张芷旖
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