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科学新闻
来自研究机构

物理学家观察到室温下的超导性

这一发现为重新构想能源网、技术和社会打开了大门

日期:
2020年10月14日
来源:
拉斯维加斯内华达大学
简介:
物理学家在长期追求的室温超导体方面取得了突破,他们称之为能源效率的“圣杯”。
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完整的故事

来自拉斯维加斯内华达大学和罗切斯特大学的物理学家们在长期追求的室温超导体方面取得了突破,他们称之为能源效率的“圣杯”。

由罗彻斯特大学物理学家Ranga Dias领导的研究小组与UNLV物理学和天文学助理教授Ashkan Salamat合作,在金刚石砧细胞中建立了室温超导性。金刚石砧细胞是一种小型的,手持的,常用的研究设备,可以将微小的材料压缩到极端的压力,这种压力只能在地球中心找到。爱博网站

虽然研究小组观察到的现象今天作为杂志的封面故事报道自然无论是在早期阶段,还是在基础层面,这一发现都对能量的储存和传输方式产生了影响。有朝一日,它还可能改变日常技术设备(从笔记本电脑到核磁共振成像仪)的供电方式,改变人员和货物的运输方式,以及未来几年整个社会的运作方式。

“这是一个革命性的游戏规则改变者,”Salamat说,他领导着UNLV的内华达极端条件实验室,这是一个新成立的多学科小组,致力于探索高压下材料的基本实验、计算和工程问题。“这是一项新发现,这项技术还处于起步阶段,只是对未来的展望,但可能性是无限的。这可能会彻底改变能源网,并改变每一个电子驱动的设备。”

超导是一种非凡的量子现象,它的标志性特性包括磁场的驱逐和零电阻电流,这意味着通过电路的能量电流可以无限完美地传导,而不会损失功率。

自1911年首次观察到超导性以来,科学家们只在非常低的温度下观察到超导性——温度在绝对零度的几度之内(零下273摄氏度),这将使其无法广泛和实际应用。然而,在1968年,科学家们预测,在非常高的压力下获得的金属氢可能是在室温或室温以上发现超导性的关键因素。

“由于低温的限制,具有如此非凡特性的材料并没有像许多人想象的那样完全改变世界。然而,我们的发现将打破这些障碍,为许多潜在的应用打开大门,”迪亚斯在罗切斯特大学的一份新闻稿中说。

在罗彻斯特大学迪亚斯的实验室里,研究小组致力于化学合成氢,以解决这个百年难题。就像一个材料搜索引擎一样,Salamat和Dias使用金刚石砧电池扫描温度和压力空间,找到正确的组合,使碳硫氢首先进入金属状态,然后进一步进入室温超导状态。

Salamat指出,由金属电缆组成的美国电网每年因耗散电流而损失约200亿美元。虽然像铜这样的金属表现出几乎所有金属中最小的电阻,但它仍然具有抗性。电流通过铜和其他金属会产生热量,因此能量就会丢失(想想从笔记本电脑底部流出的热量)。

室温超导性将允许电流永远通过闭环,这意味着不会有能量损失。在遥远的未来,这样的状态可以使美国西南部的太阳能农场将能源毫无损失地输送到东海岸,或者将目前需要液氦运行的核磁共振成像仪部署到战区。它可能会改变电子产品的设计和制造方式,并可能彻底改变运输系统。

萨拉马特说,室温超导体的发现并不是你所说的“尤里卡”时刻,而是他和迪亚斯有条不紊、有针对性的努力。他们的下一步是开发一种方案,既能释放这些材料的压力,又能保持它们的超导特性。

为了支持他们在这个问题上的继续研究,迪亚斯和萨拉马特已经成立了一家新公司,名为“超自然材料”,旨在寻找一种可以在环境压力下大规模生产室温超导体的方法。

“我们生活在一个半导体社会,”萨拉马特说。“有了这种技术,你可以把社会从半导体社会带入超导社会。”

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故事来源:

材料所提供的拉斯维加斯内华达大学。Natalie Bruzda原创。注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. Elliot snyder, Nathan Dasenbrock-Gammon, Raymond McBride, Mathew Debessai, Hiranya Vindana, Kevin Vencatasamy, Keith V. Lawler, Ashkan Salamat, Ranga P. Dias。碳质硫氢化物的室温超导性自然, 2020;586 (7829): 373 doi:10.1038 / s41586 - 020 - 2801 - z

引用此页

拉斯维加斯内华达大学。“物理学家观察到室温超导性:这一发现为重新构想能源网、技术和社会打开了大门。”《科学日报》。科学日报,2020年10月14日。< www.koonmotors.com/releases/2020/10/201014141147.htm >。
拉斯维加斯内华达大学。(2020年10月14日)。物理学家观察到室温超导性:这一发现为重新构想能源网、技术和社会打开了大门。《科学日报》。2023年6月21日检索自www.koonmotors.com/releases/2020/10/201014141147.htm
拉斯维加斯内华达大学。“物理学家观察到室温超导性:这一发现为重新构想能源网、技术和社会打开了大门。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2020/10/201014141147.htm(2023年6月21日访问)。

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