休斯顿大学研究人员报道了一种提高超导材料转变（过渡）温度的新方法，提高了超导体工作的温度。发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences)上的研究结果表明，这是一种以前从未探索过的实现高温超导性的途径，它为能源生产商和消费者提供了许多潜在的好处。电流可以毫无阻力地通过超导材料，而传统的传输材料在发电源和最终用户之间损失多达10%的能量。找到在室温或室温附近工作的超导体（电流超导体需要使用冷却剂）可以让公用事业公司在不增加所需燃料数量、减少碳足迹、提高电网可靠性和效率的情况下提供更多电力。
博科园-科学科普：对于使用新方法测试的材料，尽管过渡温度保持在室温以下，但却呈指数增长。德克萨斯大学超导中心首席科学家、这篇论文的通讯作者Paul C.W. Chu说：这种方法为寻找高温下的超导体提供了一种全新方法。Paul C.W. Chu是一名物理学家，同时也是奥尔坦普尔大学的科学系主任。
目前由他的团队在1994年创造稳定高温超导体的记录是164开尔文（-109.15℃），大约是零下164华氏度（-108.8888889℃）。超导体是以汞为基础的，为这项新研究工作测试的铋材料毒性较低，而且在首次预测温度降至70开尔文之后，其过渡温度出人意料地达到了90开尔文以上，约为零下297华氏度。这项研究的目的是建立一个公认的原理，即通过了解温度和掺杂之间的关系，可以预测超导体的转变温度。
研究人员梁子邓(左)和德州超导中心(UH)的创始主任保罗·朱(Paul Chu)研究了一种用于测量超导性的微型钻石砧细胞(mini-DAC)。图片：Audrius Brazdeikis
掺杂是一种通过引入少量能改变其电学性质元素来改变材料的方法，也可以预测温度和物理压力之间的关系。该原理认为，即使掺杂或压力持续增加，过渡温度也会上升到一定程度，然后开始下降。TcSUH研究员梁子邓(音译)与Paul C.W. Chu合作，是这篇论文的第一作者，他提出了在先前探索的水平上增加压力的想法，以观察超导跃迁温度下降后是否会再次升高。
成功了，这确实展示了一种提高超导跃迁温度的新方法，较高的压力改变了被测化合物的费米表面，研究人员认为压力改变了材料的电子结构。测试的超导体样品宽度不到0.1毫米；研究人员表示从磁化测量中检测如此小样本的超导信号是一项挑战，磁化测量是超导性最权威的测试。
在过去的几年里，实验室的同事们开发了一种超灵敏磁化测量技术，使他们能够从压力超过500兆帕的超导样品中检测到一个极小的磁化信号。在这些试验中，研究人员没有观察到饱和点，也就是说，随着压力的增加，转变温度将继续升高。研究人员测试了已知具有超导特性的不同铋化合物，发现新方法大大提高了每种化合物的转变温度。
研究人员表示，目前还不清楚这项技术是否适用于所有的超导体，但它适用于三种不同的配方，这一事实带来了希望。但是，通过高压提高超导性在实际应用中并不实际。下一步将是找到一种方法，在没有压力的情况下，通过化学掺杂达到同样的效果。
博科园-科学科普｜研究/来自：休斯顿大学/Jeannie Kever, University of Houston
参考期刊文献:《美国国家科学院院刊》
DOI: 10.1073/pnas.1819512116
发表于 2019-3-17 23:56
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