在實驗室里製造出全新的能實現超導的鈾氫化合物

科學家已經通過實驗證實，確實存在全新的鈾化合物——他們預測有些特性奇異的化合物甚至可以實現接近室溫下的超導性。

這些新化合物被稱為鈾氫化物——鈾和氫元素混合而成。之前發現的唯一一種此類化合物是三氫化鈾(UH3)，它曾在20世紀40年代的核實驗中發揮了至關重要的作用。

為了得到它們，來自美國、俄羅斯和中國的研究人員對鈾氫混合物施加了高達500萬個大氣壓的壓力，使它們結合成前所未有的各種各樣的鈾氫化物。

研究人員逐步加大反應壓力，成功地生成了14種新氫化鈾化合物，其中一些是多相的。而他們的成就不單具有學術意義，像這樣的重金屬氫化物可能會打開通往高溫超導的大門。

現在我們可以為氫化鈾家族添加更多成員：UH5，UH6，UH7，UH8，UH9，U2H13和U2H17等。

超導材料能夠在沒有任何阻力的情況下傳導電流——令人難以置信的壯舉，足以徹底扭轉我們的能源消耗狀況。

但到目前為止，只有少數材料能在極低溫度或極端壓力下出現了超導性。

目前的記錄保持者是一種罕見的氫硫化合物，在溫和的203開爾文(-70攝氏度)下實現了超導性。

現在，該團隊認為這些新的鈾化合物可以做到類似的事情……甚至可能更好，因為它們或許不需要這麼高的壓力。

「我們研究結果的兩個亮點是，高壓會產生極其豐富的氫化物，其中大部分不符合經典化學，」莫斯科物理科學與技術研究所(MIPT)的研究員Artem Oganov說，「而且這些氫化物實際上可以在非常小的壓力下出現超導性，甚至只需一個大氣壓。」

20世紀80年代，科學家發現某些陶瓷材料可以在相對不那麼極端的溫度下達到超導。4年前，德國馬克斯·普朗克化學研究所的科學家們表現得更好，發現硫化氫(H3S)可以在203開爾文時實現超導。

如果你想為什麼液氮環境下的H3S超導材料沒有被大規模使用呢——它還需要大約150萬個大氣壓。

「在發現H3S之後，科學家開始熱切地尋找其他非金屬的超導氫化物。」MIPT的Ivan Kruglov說。

像非金屬氫化物一樣，我們有充分的理由認為金屬氫化物也不應該被忽視。今年早些時候，俄羅斯MIPT和Skoltech的物理學家對錒類元素應用一種分析演算法，以確定哪些元素可能形成穩定的氫化物。

此後，該團隊將注意力轉向鈾，懷疑由這種重元素製成的氫化物也可能成為超導體而無需巨大的壓力。

雖然這個想法理論上看起來不錯，但他們是首批通過實驗證明了化合物確實存在——並且符合理論預測——的人，。

重要的是，它們在比其他化合物在低得多的壓力條件下就顯露出超導的跡象。

「我們的研究表明，金屬氫化物在高溫超導性方面具有與非金屬相同的潛力，」Kruglov說。

需要明確的是，這並不意味著我們已經破解了常溫超導的秘密——新型氫化物仍然需要-219℃。

該團隊認為他們可以通過添加摻雜材料來提高溫度，並保持壓力條件不變，使其更具有可用性。

但真正的最終目標是通過擴展已知事實內容，逐步逼近真相，向大自然拷問出超導的全部秘密。

大自然頑固的保守著秘密。探索的過程很漫長，但最終所有付出都將是值得的。

該研究發表在Science Advances上。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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