零電阻傳輸電力,這個物理學的圣杯,已經被追逐了幾十年。最有希望的候選者,現在是一類叫做“超氫化物”的材料——它們富含氫,在巨大壓力下表現出超導行為,其臨界溫度遠高于傳統超導體。一個國際團隊剛剛在這個方向上取得了關鍵突破:他們首次用核磁共振波譜法,在極端壓力下探測了鑭超氫化物。
具體怎么做到的?他們把樣品塞進金剛石對頂砧,用兩顆金剛石擠壓,產生超過一百萬倍大氣壓的壓力。樣品小得可憐,實驗精度要求極高。團隊里的HZDR科學家弗洛里安·伯特爾博士解釋:“我們得把高頻場精確聚焦到樣品所在位置,那個區域只有幾十微米寬,比人的頭發絲還細。”他們引入了一種叫“倫茲透鏡”的微型導電環結構,直接把核磁共振所需的高頻場聚焦并放大到樣品體積里,這才拿到了有意義的核磁共振數據。
![]()
為什么非要用核磁共振?超導材料在臨界溫度以下會完全失去電阻,但大多數已知超導體的轉變溫度都在約140開爾文(零下133攝氏度)以下,實用時必須依賴復雜的冷卻系統。找到能在更高溫度下工作的超導體,是材料科學的核心任務之一。超氫化物的結構很特殊:像鑭這樣的金屬原子被緊密包裹在氫晶格中。在類似行星內部的極端壓力下,這類材料會發展出奇特的電子性質,甚至可能逼近室溫超導。目前,科學家觀察到超導跡象的最高臨界溫度紀錄,正是由這類材料保持的。
核磁共振波譜能直接提供原子尺度的信息,幫助研究者理解這些材料的行為。但要在這類極端條件下做核磁共振,過去幾乎是不可能的。倫茲透鏡的引入改變了局面——它把信號放大到首次讓超氫化物的核磁共振測量成為現實。這意味著,人類現在有了一件可以窺探高溫超導候選材料微觀結構的工具。數據不會直接告訴你“室溫超導何時實現”,但它能告訴你,壓力下的氫原子在做什么。
特別聲明:以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布,本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.