科技的發展是人類唯一的救贖之路。
當壓縮在兩顆鑽石之間時距離,由碳、硫和氫組成的材料可以在室溫下(最高15℃)無阻力地傳輸電能。
經過一個多世紀的等待,科學家發現了第一個在室溫下工作的超導體。
這一發現喚醒了未來科技的夢想,可以改變電子和交通。超導體在傳輸電能時沒有阻力,使電流流動時沒有能量損失。但之前發現的所有超導體都必須被冷卻,其中許多超導體的溫度非常低,這使得它們在大多數應用中不切實際。
現在,科學家們已經找到了第一種在室溫下工作的超導體--至少是在相當涼爽的房間裡。紐約羅切斯特大學的物理學家Ranga Diaz及其同事表示,這種材料在溫度低於約15攝氏度(59華氏度)時就會變得超導。
芝加哥伊利諾伊大學的材料化學家拉塞爾-赫姆利說,該團隊的成果 "實在是太漂亮了",他沒有參與這項研究。然而,新材料的超導能力只有在極高的壓力下才能體現出來,這限制了它的實際應用。
迪亞茲和他的同事將碳、氫和硫壓縮在兩顆鑽石的尖端之間,並將材料暴露在鐳射光下引起化學反應,從而形成了超導體。在地球大氣壓力約260萬倍,溫度低於約15℃時,電阻消失。
光是這一點還不足以說服迪亞茲。"第一次,我簡直不敢相信自己的眼睛。"他說。於是,研究小組又調查了更多的材料樣品和它的磁性。
眾所周知,超導體和磁場是有衝突的--強磁場會阻止超導體。當然,當材料被置於磁場中時,需要更低的溫度才能實現超導。研究小組還將該材料置於振盪磁場中,結果顯示,當該材料成為超導時,它會從內部將該磁場位移,這也是超導性的另一個標誌。
科學家們一直無法確定這種材料的確切成分,也無法確定其原子的排列方式,這就很難解釋它為什麼能在如此相對較高的溫度下具有超導性。迪亞茲說,未來的工作將集中在對材料進行更完整的描述。
1911年發現超導性時,只有在接近絕對零度(-273.15℃)的溫度下才能檢測到。然而,從那時起,研究人員不斷髮現在更高溫度下也能表現出超導性的材料。近年來,科學家們在研究中一直寄希望於高壓氫含量高的材料。
2015年,德國美因茨馬克斯-普朗克化學研究所的物理學家邁克爾-傑雷梅克和他的同事將氫和硫壓縮,在低至-70℃的溫度下獲得超導性。幾年後,兩個小組,一個由埃雷姆茨領導,另一個由海姆利和物理學家馬杜裡-索馬亞祖魯參與,研究了鑭和氫的高壓化合物。這兩個小組都發現了超導性的證據,在更高的溫度下,分別為-23℃和-13℃,在一些樣品中可能高達7℃。
室溫下超導性的發現並不奇怪。紐約布法羅大學的理論化學家伊娃-祖雷克(Eva Zurek)說:"很明顯,我們正在走向它。"他沒有參與這項研究。- 但打破象徵性的室溫障礙是 "真正的一大步"。
如果能在常壓下使用室溫超導體,就能節省大量因電網電阻而損失的能量。而且它可以改進現有的技術,從核磁共振機器到量子計算機,再到磁懸浮技術的火車。迪亞茲提出,人類可能成為一個 "超導社會"。
但到目前為止,科學家們只在高壓下製造出了這種材料的微小顆粒,所以實際應用還很遙遠。
不過,"溫度不再是極限",伊利諾伊州萊蒙市阿貢國家實驗室的索馬亞祖魯說,他沒有參與這項新研究。相反,物理學家現在有了一個新的目標:創造一種在室溫下毫不費力地工作的超導體。