科学家追寻一个多世纪的“室温超导”之梦,离现实又近了一步。美国休斯顿大学(University of Houston)与德州超导中心(TcSUH)的研究团队宣布,他们在常压下将超导材料的转变温度提升至零下251华氏度(约151开尔文),打破了1993年创下的纪录。这一突破为发展更高效、更经济的电力传输和能源存储技术开辟了新路径。
转变温度是材料进入超导态(即电阻为零)的临界点。自1911年超导现象被发现以来,科学家们始终致力于提高这一温度,以期在更实用、更廉价的条件下应用超导技术。此次团队创下的151开尔文纪录,超越了此前由Hg1223材料保持的133开尔文(约零下356华氏度)。
“锁定”高压态:淬火技术的关键一步
超导体在电力输送、医学成像、聚变能源和高速电子等领域具有颠覆性潜力,但其应用长期受限于所需的极低温度和昂贵的制冷成本。此前的研究已证明,在高压环境下可以实现接近室温的超导态,但高压条件本身难以在实际中应用。
休斯顿大学团队此次采用了一种名为“压力淬火”(pressure quenching)的新方法。该技术首先对材料施加巨大压力以增强其超导性能、提高转变温度,然后在保持低温的状态下迅速卸压,从而将材料在高压下获得的高温超导特性“锁定”在常压环境中。该方法此前已广泛应用于金刚石合成等领域。
“一旦我们将材料带回常压环境,科学家就能更容易地利用成熟的仪器对其进行研究,并进一步开发适用于常压条件的技术。”研究的参与者、德州超导中心助理教授梁子兰(Liangzi Deng)解释道。
“圣杯”在望:下一个目标是80.33°F
该研究的领导者、著名华裔物理学家朱经武(Paul Ching-Wu Chu)教授强调:“其他研究人员已经证明,在压力下实现室温超导是可能的。我们的方法表明,无需维持压力也能保留这种状态。”这一思路的转变,为未来开发实用型室温超导材料提供了全新的技术路径。
研究团队的终极目标是实现80.33华氏度(约300开尔文)的室温超导门槛。此次发现是朝向这一“圣杯”迈出的重要一步。项目资助方、Intellectual Ventures公司超导研究总监Rohit Prasankumar表示:“休斯顿大学团队的结果表明,这个目标比以往任何时候都更接近。要缩小最后的差距,需要材料科学家、化学家、工程师以及物理学家等更广泛科学界的协同努力。”
这项名为“通往室温超导之路:一种程序化方法”的研究成果,已发表在最新一期的《美国国家科学院院刊》(PNAS)上。
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