室溫超導體來了？新方法能在超導材料中獲得更高的過渡溫度！

休斯頓大學研究人員報道了一種提高超導材料轉變（過渡）溫度的新方法，提高了超導體工作的溫度。發表在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)上的研究結果表明，這是一種以前從未探索過的實現高溫超導性的途徑，它為能源生產商和消費者提供了許多潛在的好處。電流可以毫無阻力地通過超導材料，而傳統的傳輸材料在發電源和最終用戶之間損失多達10%的能量。找到在室溫或室溫附近工作的超導體（電流超導體需要使用冷卻劑）可以讓公用事業公司在不增加所需燃料數量、減少碳足跡、提高電網可靠性和效率的情況下提供更多電力。

博科園-科學科普：對於使用新方法測試的材料，儘管過渡溫度保持在室溫以下，但卻呈指數增長。德克薩斯大學超導中心首席科學家、這篇論文的通訊作者Paul C.W. Chu說：這種方法為尋找高溫下的超導體提供了一種全新方法。Paul C.W. Chu是一名物理學家，同時也是奧爾坦普爾大學的科學系主任。

目前由他的團隊在1994年創造穩定高溫超導體的記錄是164開爾文（-109.15℃），大約是零下164華氏度（-108.8888889℃）。超導體是以汞為基礎的，為這項新研究工作測試的鉍材料毒性較低，而且在首次預測溫度降至70開爾文之後，其過渡溫度出人意料地達到了90開爾文以上，約為零下297華氏度。這項研究的目的是建立一個公認的原理，即通過了解溫度和摻雜之間的關係，可以預測超導體的轉變溫度。

研究人員梁子鄧(左)和德州超導中心(UH)的創始主任保羅·朱(Paul Chu)研究了一種用於測量超導性的微型鑽石砧細胞(mini-DAC)。圖片：Audrius Brazdeikis

摻雜是一種通過引入少量能改變其電學性質元素來改變材料的方法，也可以預測溫度和物理壓力之間的關係。該原理認為，即使摻雜或壓力持續增加，過渡溫度也會上升到一定程度，然後開始下降。TcSUH研究員梁子鄧(音譯)與Paul C.W. Chu合作，是這篇論文的第一作者，他提出了在先前探索的水平上增加壓力的想法，以觀察超導躍遷溫度下降後是否會再次升高。

成功了，這確實展示了一種提高超導躍遷溫度的新方法，較高的壓力改變了被測化合物的費米表面，研究人員認為壓力改變了材料的電子結構。測試的超導體樣品寬度不到0.1毫米；研究人員表示從磁化測量中檢測如此小樣本的超導信號是一項挑戰，磁化測量是超導性最權威的測試。

在過去的幾年裡，實驗室的同事們開發了一種超靈敏磁化測量技術，使他們能夠從壓力超過500兆帕的超導樣品中檢測到一個極小的磁化信號。在這些試驗中，研究人員沒有觀察到飽和點，也就是說，隨著壓力的增加，轉變溫度將繼續升高。研究人員測試了已知具有超導特性的不同鉍化合物，發現新方法大大提高了每種化合物的轉變溫度。

研究人員表示，目前還不清楚這項技術是否適用於所有的超導體，但它適用於三種不同的配方，這一事實帶來了希望。但是，通過高壓提高超導性在實際應用中並不實際。下一步將是找到一種方法，在沒有壓力的情況下，通過化學摻雜達到同樣的效果。

博科園-科學科普｜研究/來自：休斯頓大學/Jeannie Kever, University of Houston

參考期刊文獻:《美國國家科學院院刊》

DOI: 10.1073/pnas.1819512116

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