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2019-06-24打破最高溫紀錄 超導體研究嶄露新曙光 450 期

Author 作者 編輯部

【本刊訊】超導體(superconductor) 是一種在特定溫度之下,電阻將降為零的導體。近期由芝加哥大學(University of Chicago)的研究團隊在Nature期刊發表的最新研究指出,研究人員發現一種在最高溫度下能展現完美導電特性與能力的全新超導體。研究團隊利用美國阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)進行實驗研究,並發現一款在-23°C溫度下的超導現象,足足比世界紀錄高出50°C。研究人 員表示,儘管這項超導現象發生於極高壓力下的環境,但在室溫下仍舊是重要的一 項研究標竿。

超導體主要是由2種特性所構成,其一是該材料能夠達到零電阻的目標,另外則是擁有完全抗磁性的特性。對研究人員而言,超導體的應用擁有極大的潛力,舉例而言,電線上的電流不會有減少與消耗的情況;在運算的應用上,超導體將可提供極高速率的運算;另外甚至能用於磁浮列 車技術上。但在過去,科學家只能在極度低溫的環境之下製造超導體材料,最初的溫度為-240°C;而在近年的研究中,溫度提升至-73°C。由於低溫冷卻的技術十分昂貴,在過去限制超導體的各項應用。

而目前最新的理論顯示,一種全新的超導氫化物(superconducting hydride)為高溫超導體的未來發展帶來全新曙光。來自德國馬克斯普朗克化學研究所(Max Planck Institute for Chemistry)與芝加哥大學的合作研究團隊,製造出一款稱為超氫化鑭(lanthanum superhydride)的超導體材料。這款材料能夠在相對高溫的環境下擁有超導特性,但最大的缺點在於,這款長度為數微米的超氫化鑭材料必須同時在高壓的環境才能展現出超導特性,大約150~170千兆帕斯卡(gigapascals),足足是海平面平均氣壓的150萬倍。

研究人員表示,該材料顯示出超導特 性所需4項條件的其中3項,分別是電阻降低、在外部磁場下降低其臨界溫度及當某些同位素取代原先的材料時,溫度會產生變化。而第4項條件,稱為邁斯納效應 (Meissner effect),但這次的研究中並未檢測到邁斯納效應,研究團隊表示,這是因為該材料非常小,導致無法觀察到。

研究團隊後續將以0°C為目標,並持續在一般的氣壓與溫度條件下,尋找並製造出超導效果顯著的全新材料。而研究人員表示,這些全新材料或許在未來能夠帶來更多意想不到的功能與特性。
 

新聞來源

A. P. Drozdov et al., Superconductivity at 250 K in lanthanum hydride under high pressures, Nature, 2019.