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中国吉林大学科学家:富氢化合物可在200摄氏度高温下实现超导性 超导

发布时间:2019-10-03 10:00   来源:网络 点击 :
中国吉林大学科学家:富氢化合物可在200摄氏度高温下实现超导性
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原文标题:中国吉林大学科学家:富氢化合物可在200摄氏度高温下实现超导性
原文发布时间:2019-09-05 10:48:16
原文作者:茶马星球视野。
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中国科学家经过计算发现,一种富含氢的化合物可以在高达200摄氏度的温度下实现无电阻导电,远高于水的沸点100摄氏度。如果这一预测在实验中得到证实,这种材料将与所有其他已知超导体形成鲜明的对比,之前发现的超导体必须在低于室温冷却下才能工作。

中国吉林大学科学家:富氢化合物可在200摄氏度高温下实现超导性

超导体对低温环境的要求使它们难以在实际中应用。因此世界各国的物理学家们都在寻找一种能够承受高温的超导体,这将彻底改变电的传输方式,并节省大量能源。现在一个好消息来了,吉林大学的马琰铭、刘寒雨研究团队计算得出,镁锂氢化物在高达200摄氏度的高温下会发生超导。对于这种潜在的超导体来说,即便是夏天最闷热的一天它也无惧。

中国吉林大学科学家:富氢化合物可在200摄氏度高温下实现超导性

右一:马琰铭

然而最新预测的超导体,氢、镁和锂的化合物,也有其自身的复杂性。该团队报告说,它必须被极高的压力压缩,几乎是地球大气压力的250万倍。富氢物质必须在250 GPa的压力下被粉碎,其与地球中心的压力相当。虽然这种压力可以在实验室中实现,但要通过实验来验证预测非常困难。尽管如此,该团队的研究可能会导致发现更多实用的高温超导体。

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超导体是一种材料,当它冷却到临界温度以下时,就会传导零电阻的电。大多数超导体需要冷却到非常低的温度,所以超导研究的圣杯是找到一种在室温下能够超导的物质。这将导致依赖于磁场产生或磁场探测的无损电力传输和增强技术。

富氢材料可以提供通向室温超导性的途径,因为它们类似于金属氢,预计存在于压力大于400 GPa的环境中。虽然金属氢尚未在实验室中得到可靠的制造,但据预测,它在室温下是超导体。之所以使用氢化物而不是纯氢的想法,是因为氢化物中的氢原子的排列方式,可以使高温超导性在明显较低的压力下发生。

中国吉林大学科学家:富氢化合物可在200摄氏度高温下实现超导性

左一:刘寒雨

寻找合适的氢化物,物理学家面临的一个关键挑战是,预测哪些材料具有支持高温超导的理想晶体结构。

2014年刘寒雨、马琰铭和同事提出了一种可以预测高压氢化物结构的计算机模拟方法,进而有了2015年在70℃和150gpa压力条件下硫化氢超导性的实验测量。之后来自美国芝加哥大学、德国马斯克普朗克研究所的国际团队2019年通过模拟确定了当前超导材料记录保持者氢化镧,它在-23℃和170 GPa压力下可以实现超导性。

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现在该研究小组已经将其研究范围扩展到三元氢化物,这是一种由三种不同原子组成的物质,如锂镁氢化物。虽然这种材料的高压结构比二元化合物更难预测,但第三原子的存在大大增加了可研究材料的数量。在氢化镁锂的情况下,研究小组计算出锂原子的供体电子可以防止材料在高压下分解。他们的研究发表在《物理评论快报》上,研究称利用供体电子在高压下稳定结构,可以为探索高温超导体中更复杂的三元和四元氢化物的性质铺平道路。

如果新的计算结果得到证实,这种超导体将创造超导材料的温度新纪录。伊利诺伊大学芝加哥分校的物理学家拉塞尔·赫姆利称:这是一个重要的预测,他们应用的理论水平已被证明相当准确。


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原文发布时间:2019-09-05 10:48:16
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