#發覺溫度超導的科學家此前爭議不斷#
超導是一種化學現象,指的是在一定條件下,個別材料的阻值率忽然降為零,電壓可以無耗損地流過。倘若能實現超導技術,這么人類將擁有無限的清潔能源、高效的電力傳輸、強大的磁懸浮交通等等。
然而,要實現超導,一般須要極低的氣溫和極高的浮力。目前已知的最高氣溫超導材料,在-135℃左右才會工作。這樣的條件似乎不適宜人類生活和工業應用。
所以,科學家們仍然夢想著找到一種在溫度條件下實現超導的材料,也就是所謂的“室溫超導”。這被覺得是數學學領域最難攻破的困局之一。
但是,在2020年10月14日,《自然》雜志上發表了一篇轟動世界的論文。英國考文垂學院(of)的化學學家RangaDias及其團隊宣稱,她們找到了一種新型絡合物材料——三元镥氮氫體系(-),在浮力下(相當于海平面上方100公里處),可以在294K(約21℃)室溫下實現超導。
這意味著,她們創造出了第一個真正意義上的溫度超導材料!這是人類歷史上最高氣溫超導記錄!這是一個里程碑式的突破!
Dias團隊還提供了零內阻、邁斯納效應、比熱等多項數據來證明她們觀察到了真正的超導現象。
這篇論文一經發表,就造成了全球科學界和媒體界的廣泛關注和討論。好多人覺得,這是一個革命性的發覺,將開啟一個新時代。也有好多人表示懷疑和指責,覺得這個結果太過驚人和不可思議。
事實上高溫超導,在Dias團隊之前高溫超導,早已有幾個課題組謊稱發覺了溫度或則接近溫度的超導現象。例如,2014年,西班牙馬普固體研究所(MaxforSolidState)的-等人在《自然》雜志上發表論文,宣稱她們在浮力下,在-70℃溫度下觀察到了甲烷的超導性。
被撤回的論文
然而,這種結果都沒有得到其他實驗室的重復驗證,也沒有提供足夠的數據和證據來支持她們的觀察。因而,這種研究都遭到了好多指責和批評。
而Dias團隊的領導者RangaDias本人,也是一個有著爭議不斷的科學家。他以前在耶魯學院與Isaac院士合作,宣稱她們在2017年創造出了金屬氫——一種理論上可以實現溫度超導的物質。
她們當時在《科學》雜志上發表了一篇論文,導致了震驚。并且,在同行評議過程中,有好多專家對她們的實驗方式、數據剖析和推論提出了嚴厲的指責。甚至有人強調,她們所用的金鋼石壓砧可能早已毀壞或則被污染。
后來,在2018年,《自然》雜志撤回了Dias和關于金屬氫的論文,并發布了一份申明,解釋說:“原始數據難以獲得,但是存在其他問題。”
這件事情給Dias帶來了不小的嚴打。并且,他沒有舍棄對超導材料的探求。他離開耶魯學院,加入康涅狄格學院,并成立了自己的團隊。他開始嘗試使用其他類型的三元絡合物,如碳-硫-氫(C-S-H)和氮-镥-氫(N-Lu-H),來找尋更高的超導轉變體溫。
他的努力總算在2023年初取得了突破。他在德國數學學會的3月大會上宣布,他的團隊在浮力下,實現了三元絡合物(N-Lu-H)在20°C體溫下的超導電性。這是有史以來第一次在溫度條件下觀察到超導現象。
這一成果立刻引發了全球科學界和媒體的熱議。迪亞斯團隊隨即將她們的論文投稿給《自然》雜志,并于3月8日成功發表。論文以《氮參雜溴化镥中近環境超導性的證據》為題,由-等人共同撰寫,迪亞斯兼任通信作者。
論文中表示,她們制備了一種由氫、氮和稀土金屬镥反應所得的固體材料,能以完美的效率導電。在21°C和大概1GPa(1GPa=10Kbar)的壓力下,這些新合成的化合物能以零阻值的方式傳導電壓。
迪亞斯在報告中說:“我們在碳質硫絡合物中發覺的溫度超導性表明,三元或更大的體系可能是實現更高轉變體溫和在溫度條件下實現超導性的關鍵。”“對于實際應拿來說,這意味著一種新型材料體系,可以用于制造超導磁極、超導電機、超導電網、超導火車等。這種應用都能急劇增強能源效率和性能,同時降低環境污染和成本。
迪亞斯的發覺也為理解超導機理提供了新的線索。他覺得,氮-镥-氫化合物中的氮原子可能起到了類似于碳原子在碳質硫絡合物中的作用,即在晶格中產生“籠子”,將氫原子固定在一定的位置,因而提高了電子-聲子耦合。這一假定還須要進一步的實驗驗證和理論支持。
迪亞斯表示,他希望他的研究能迸發更多的科學家探求三元或更復雜的絡合物體系,以找尋更高濕度和更低壓力下的超導材料。他說:“我們相信,溫度超導性不是一個夢想,而是一個可實現的目標。”
#溫度超導技術為什么顛覆化學學#?