15℃!高压下人类终实现室温超导,材料曾被中国学者预言

澎湃新闻 阅读:48354 2020-10-15 06:38:43

原标题:15℃!高压下人类终实现室温超导,材料曾被中国学者预言

长达百年来,室温超导体一直是物理学的核心追求之一,更被赋予缓解人类能源问题的宏大愿景。

近几年间,高压下富氢材料的临界温度不断提升,人类离“超导圣杯”似乎也越来越近。终于,北京时间10月14日晚间发表在《自然》(Nature)杂志上的一项研究跨过了273K(约0℃)这个节点,一举实现287K(约15℃)温度下的含碳硫化氢超导。

这种室温超导是在金刚石“砧板”制造的267Gpa高压下实现的,相当于200多万倍标准大气压,很难谈得上实际应用。

但作为世界顶级学术期刊,《自然》从收到这篇论文(8月31日)到接受(9月8日)仅仅用了不到10天时间,可见该成果的里程碑性意义。

实际上,硫化氢H₂S这种著名的臭鸡蛋味气体在高压下会变身高温超导体,曾被中国科学家预言。2014年,吉林大学的马琰铭和崔田团队各自通过理论计算做出预测:H₂S在160GPa下超导临界温度为80K;H₂S与H₂复合成的H3S结构在200GPa下超导临界温度在191K至204K之间。

超导实验室

他们将碳和硫元素以1比1摩尔比率混合,球磨成5微米以下的颗粒,随后装载到金刚石顶砧中。氢分子充入其中,扮演反应物和传压介质的双重角色。整个样品随后被施加4Gpa的压强,并用波长532纳米的光照射数小时。压力和辐照驱动S-S键的光分解,形成硫的自由基,与氢分子反应生成硫化氢。最后,研究人员迅速微调压强和激光位,最终制出均匀透明的晶体结构。这种脆弱的晶体不能在10Gpa以下的压强中保持稳定。

通过电阻、磁化率、电输运和拉曼光谱测量,团队认为该含碳硫化氢材料在267Gpa下取得了约15℃的超导临界温度,创造新的世界纪录。

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