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科學家在15℃觀測到超導現象
超導體的神奇性質﹐一向只有在零下數十或數百度才會現身。就在今年十月﹐科學家首次在攝氏15度的環境下觀察到超導現象﹐打破了先前的紀錄(零下23℃)。在尋求室溫超導的世紀大業中﹐寫下新的篇章。一般金屬導體(例如銅﹑銀)的電阻會隨著溫度下降而變小﹐不過即使在接近絕對零度時﹐還是會存在一點點的電阻。人們在1911年時發現﹐有些特定的材料被冷卻到一個程度後電阻會驟降為零﹐也就是超導現象。這時就算不提供任何電壓﹐超導體也能穩定的維持電流流動﹐流到天荒地老。實驗上﹐超導體已經成功讓電流跑了25年﹐並持續增加中。
除了零電阻之外﹐超導體的另一項特異功能是完美的抗磁性。一般來說﹐磁力的影響可以穿透物質﹐所以磁鐵才能將海報黏在黑板上。不過超導體會將所有意圖通過的磁力線拒於門外﹐磁力線被迫繞過超導體﹐使其內部磁場等於零﹐此為所謂的邁斯納效應(Meissner Effect)。如果將一小塊磁鐵放在超導體上方﹐便可以看到它因為排斥的磁力懸浮在空中。
超導體的這些夢幻性質能夠全面革新世界的樣貌﹐從磁浮技術﹐資料傳輸﹐到零耗損電力網﹐都將不再是夢想。然而從1911年到現在﹐這些科幻片中的場景仍未實現﹐因為超導性質只有在材料低於特定的臨界溫度才會出現﹐而在實驗上﹐這個臨界溫度通常約零下兩百多度。
要將材料保存在如此低溫的環境可是所費不貲﹐任何的大型產業應用也因此難以實現﹐因此﹐研究能在較高溫度﹐甚至在常溫下具備超導特性的材料﹐就顯得格外重要。
過往的超導體理論﹐是透過原子晶格與電子間的交互作用來解釋超導體的存在﹐在這種解釋下﹐物質只會在接近絕對零度﹑原子的熱擾動極小時﹐產生超導現象。這種理論只能解釋傳統低溫超導體的機制﹐對於臨界溫度較高的高溫超導體﹐雖然可以在實驗上觀察到﹐但至今仍沒有一個公認的理論模型可以解釋。因此﹐關於高溫超導的實驗與理論﹐便成為目前科學界努力尋求的大秘寶。
根據一些初步的模型預測﹐氫分子或許是個潛力股。不過一般的氣態氫是絕緣體﹐而金屬氫需要極大的壓力才能合成。因此近期常見的嘗試方向是富含氫原子的金屬物質﹐例如在2015年創下臨界溫度紀錄的硫化氫(-70℃)﹐以及將這個紀錄打破的十氫化鑭(-23℃)。
羅切斯特大學的實驗團隊在今年利用碳﹑氫和硫元素﹐合成出含有碳質的硫化氫(carbonaceous sulphur hydride)﹐並觀察它的超導特性。一塊小小的樣本被鑽石壓砧夾住﹐並施予270GPa的壓力。在這樣的條件下﹐超導體特有的零電阻與抗磁性在驚人的15℃便突然現身。
當然﹐這樣的實驗成果距離實際的日常應用還有一段距離。碳質氫化硫樣本只有幾微米大﹐而鑽石壓砧所施加的壓力也只比地核內部壓力少一點。研究團隊接下來計畫持續調整樣本的化學配方﹐只要配方對了﹐他們相信正常壓力下的室溫超導體應該指日可待。
...<div class='locked'><em>瀏覽完整內容，請先 <a href='member.php?mod=register'>註冊</a> 或 <a href='javascript:;' onclick="lsSubmit()">登入會員</a></em></div><div></div> 270GPa= 270,000,000,000Pa 的壓力 約標準大氣壓 2百七十萬倍.....
"正常壓力下的室溫超導體應該指日可待" 這也太樂觀了吧
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