罗彻斯特大学量子材料实验室最新宣称创造了神秘室温超导体

罗彻斯特大学Dias研究小组量子材料实验室,在极端条件下,创造了神秘的室温超导体。尽管他们宣称已经实现了在室温下超导材料的长期追求目标,但是美国罗切斯特大学的研究人员并不知道其确切成分。

Ranga Dias及其同事获取的碳氢和硫化合物在288K(15C)温度下、155GPa的压力下是超导的,这种压力是地球大气压的155万倍。但这意味着无需将其冷却至-140°C,这是当今零电阻商业超导体所需要的。迪亚斯告诉《化学世界》编辑说:“我们想庆祝这一点。” “拥有第一台室温超导体是物理学的圣地之一。”

由于该材料是由相对原子质量很小的元素组成的,因此科学家无法使用X射线晶体学揭示它们的确切排列。提供结构细节的拉曼光谱信号在60GPa以上也消失了。

其他小组的理论研究表明,该物质的分子式或在CSH6至CSH8范围内,但尚未得到证实。

尽管如此,Dias的团队和其他团队正在寻求降低所需的压力,从而使易于使用的超导体材料能够传输强大的电力和电磁。

超导氢化物的发展为寻求突破室温超导研究人员提供了启示。上图中,Bardeen、Cooper和Schrieffer超导体以绿色圆圈表示,重费米子以绿色球形表示,碳同素异形体以红色三角形表示,buckminsterfullerenes以紫色三角形表示,铁光致发光剂以橙色正方形表示,铜酸盐以蓝色菱形表示。

Dias的团队是在金刚石砧座单元(DAC)中两颗金刚石的尖端之间的微小和极高压力的空间中寻求室温超导体。Dias强调说,只有在德国美因兹的马克斯·普朗克化学研究所的Mikhail Eremets及其同事的帮助下,他的工作才有可能实现。

2014年德国研究小组表明,硫化氢超导的临界温度(T c)在150GPa时为203K。从那时起,其他化合物提高了Tc值。美国伊利诺伊大学的Eremets和由Russell Hemley带领的团队发现LaH10有一个牛逼Tc,比去年同期增长25万到180GPa。

迪亚斯解释说,这些材料类似于金属氢。预计该物质是在高压下形成的高温超导体。富氢系统的行为类似,但压力较低,例如硫化氢和LaH10处于“正确的轨道”。罗切斯特团队添加了第三个元素,因为它使更多结构可用。迪亚斯认为,更高的Tc会“增加您的机会” 。

迪亚斯解释说,LaH10和氢化钇构成了笼形结构,其中钇和镧原子位于氢原子之间。这与硫化氢模拟的高压下预测的氢的共价金属结构不同。迪亚斯说:“碳是一种共价元素,可以结合许多键,因此很容易制造共价金属。” 我们认为向硫中添加碳可能会有所作为,这是一种直觉。”

研究人员还以与LaH10不同的方式制造这种新材料,LaH10是在非常高的温度和压力下形成的。相比之下,罗切斯特(Rochester)小组的方法是在4GPa压力下,将数瓦绿色激光照射到含有碳氢和氢硫混合物的DAC中数小时,然后再进一步提高。

DAC还包含一些探针,这些探针显示出材料的电阻降至零,并具有超导体所期望的磁性。迪亚斯说:“我们可以以受控的方式综合这一点。” 昨天我与埃勒梅茨教授进行了愉快的讨论,我给了他所有的资料,以便他可以遵循完全相同的程序。从某种意义上说,故障率很高,但在耐心的帮助下,您一定可以完成它。

Dias小组使用的钻石砧盒可以产生相当于行星中心相似的压力。来自伊利诺伊州芝加哥阿贡国家实验室的Maddury Somayazulu在LaH10的工作中发挥了重要作用,称该工作“光彩照人”。

他说,这可能代表了建立室温超导性的高压科学成就的顶峰。Somayazulu说,数据“非常纯粹、精确和广泛”,并且“毫无疑问地保证了其准确性”。他补充说,单晶衍射、边缘结构附近的X射线吸收和X射线拉曼光谱将揭示该材料的结构秘密。

显微照片显示了具有四探针配置的电引线的超导碳-硫-氢样品的光化学过程,用于电阻测量。

美国纽约州立大学布法罗分校的Eva Zurek小组是在理论计算中研究碳硫氢系统的小组之一。祖雷克(Zurek)指出,他们无法解释迪亚斯(Dias)团队测得的“异常高” Tc。

她补充说:“令人兴奋的是,这种超导系统由可能形成强键的p嵌段元素组成。” 如果建立这样的键,就有可能将超导相骤冷至更低的压力。她补充说,室温或室温下的超导体“肯定会获得诺贝尔奖”。

Dias说,接下来的重要步骤包括了解材料的结构和超导机理。他说:“这可以使我们设计出一种高温超导体的材料,其压力要低得多,甚至可能在自然环境压力下。”

他的团队一直在应对这一挑战,并创立了一家名为Unearthly Materials的公司。迪亚斯还补充说,他的团队很快就出现了与氢化钇有关的结果。

以上科技新闻,由安迪EXTANCE于 2020年10月15日发表于《化学世界》。

发表回复

您的电子邮箱地址不会被公开。 必填项已用*标注