电压力锅的压力是1.8个大气压,把钢铁压成泥需要100个大气压,那么10000个大气压呢?
这两天,物理学界“炸锅”了。
被《自然》撤稿的美国罗彻斯特大学助理教授兰加·迪亚斯在3月8日举行的美国物理学大会上宣布,在10000个大气压(1GPa)下实现了室温超导,语惊四座。在此之前,室温超导一直是物理学家们梦寐以求的终极目标。
(资料图片)
室温超导成真能实现什么技能?按照超导磁悬浮原理,你能坐上飞驰的磁悬浮列车,1小时狂飙1000公里,2小时从成都跑到北京。关于核聚变、量子计算、甚至是医学用的核磁共振设备都将立马实现更新迭代。
科学家们炸了!一拨意见是兴奋激动,一拨意见是冷静批判,一拨意见是默默围观,还有一拨,估计已经迫不及待地开始验证迪亚斯的结论。“他提出了电学、磁学、比热三个证据,数据比之前的要好。”3月8日,电子科技大学物理学院教授、凝聚态物理研究所所长乔梁告诉封面新闻记者。近日,乔梁和他的团队在超导新材料研究领域取得重大突破,该研究结果在线发表在国际学术期刊《自然》上。
物理学家迪亚斯
10000个大气压下实现的室温超导新材料
3月8日,美国物理学大会上,迪亚斯抛出一个大瓜——团队通过高压手段发现一种室温超导新材料。这种材料由镥-氮-氢构成,它最爆炸的点在于,超导现象不仅能在21℃的室温条件下实现,压强还从上百GPa降低到了1GPa。1GPa是什么概念?相当于标准大气压的10000倍。
“要知道,最近5年科学家们研究的超导材料,都是在200多个GPa条件下进行,相当于地球核心承受的压力,这是非常巨大的。而迪亚斯的团队直接把数据压至了1个GPa。如果这个实验经得住验证,那以后沿着这个路径,超导,将从10000个大气压降低到100个大气压,再到10个大气压,最终趋向室温常压。”对于迪亚斯的发现,乔梁表示,“我相信,从昨天起,就有人开始验证迪亚斯的结论了。”
超导试验示意图
“如果能实现室温超导就真牛了”
“温度或压力是超导的两个约束条件,我们最终希望要达到的是室温常压超导。”乔梁解释。
从实用的角度讲,首先满足常压环境,进一步希望超导材料的超导临界温度尽可能地高。但传统的金属或合金,其超导转变温度往往很低(零下250度),限制了它们的应用范围。所谓的“高温超导”是指该类材料的超导临界温度值比那些传统金属超导材料的要更高。但是目前常压高温超导材料的最高超导临界温度是零下170度,也还是相当低。
另外,压力也可以改变材料的电子结构和微观作用机制,进而诱发超导转变。近几年发展的氢化物高压超导体,其临界温度迅速飙升至零下几十度的温度范围,远超高温超导材料。但氢化物超导材料往往需要高达几百GPa的超高压约束。即使是迪亚斯团队目前做到的1个GPa,在目前的工程应用领域内,也还有很大局限,有一系列的技术问题需要克服。这两个约束目前很难打破。
罗切斯特大学官网介绍兰加的研究
“就看谁先把这个样品复制出来”
全世界所有的输电线用的都是铜、铝等金属材料,它们都有一定的电阻,造成电能在输送过程中的损失高达30%。如果用上了室温超导材料,电能在传输中就没有任何损失。目前,已知的超导磁悬浮列车最高速度每小时350公里,如果实现了室温常压超导,按照超导磁悬浮原理,在没有任何摩擦力作用下,列车每小时能跑到1000公里,从成都到北京,也就2个小时。如果实现室温常压超导,医疗用的昂贵的核磁共振检查设备,超导量子计算、超导核聚变装置……将打破各种限制,想想都令人激动。
“从他论文中发表的实验数据看还不错。但这些数据是否确凿可靠、数据处理方法是否合理、是否能够得到业内人士的普遍认可,可能还需要时间来鉴别。”鉴于迪亚斯此前被《自然》撤稿的黑历史,部分科学家对他这次的发现表示了质疑。
“即使有人按照他的方法来制备样品,可能也不容易,这个材料体系的合成需要高压的环境和比较特殊的实验装置,其性能的检测也需要高压原位的表征方法,有一定的难度和门槛。相信有条件做的人一定在做,就看谁先把这个样品复制出来。”乔梁对迪亚斯发现的证明也表现出了极大的关注。
封面新闻记者 张峥
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编辑 李扬
责编 王萌
审核 杨明荣
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