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科学界的最新研究成果新蒲京娱乐场:陨石中发

文章作者:科技中心 上传时间:2020-01-26

陨石中现身超导材料 引发寻找室温超导体材料的希望

作者|林天一

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物理学家发现,撞入澳大利亚的9980公斤陨石含有微量的天然超导材料。

图片来源:SYDNEY OATS/ WIKIMEDIA COMMONS CC BY 2.0

随着陨石收藏的价值越来越被认同,科研机构对陨石的研究也在不断深入,并且成果斐然。最近有消息传出,今年三月份,一个由物理学家组成的团队,在洛杉矶举行的美国物理学会的会议上发布了一项最新的研究成果:“某些陨石中含有天然形成的,可在无任何阻力情况下可导电的超导体”。

一个由物理学家组成的团队发现,陨石有时含有天然形成的可在无任何阻力情况下导电的超导体。虽然这项在日前于洛杉矶举行的美国物理学会3月会议上得以报告的成果不会彻底改变科学家对太阳系的理解,但它引发了寻找室温超导体材料的希望。而这可能带来诸如磁悬浮火车等技术突破。

虽然这并不是颠覆人类对太阳系的认识的重大发现,但意义仍然非常巨大。它为人们寻找到常温超导体增加了极大的可能性,这项发现如果能顺利转化成科技成果,应用前景会非常好,甚至可能带动如磁悬浮列车材料等某些技术的突破。由于传统的超导体是由简单的金属组成,如铌、铅或汞等,这些金属在冷却到接近零度的特征“临界温度”以下时,就会具有超导特性。

“听上去他们好像找到了一些东西并将其分离出来。”正带领团队在陆地矿产资源中寻找天然超导体的马里兰大学凝聚态物理学家Johnpierre Paglione表示,“这太棒了。”

恰恰陨石是在极端温度和超强压力下形成的,所以,陨石的自身条件超越了地球上任何一种物质的能力。这次实验结果更进一步表明,陨石是人类寻找新化合物的理想材料,可能含有更多的、至今人类未知的超导化合物。目前正带领团队在陆地矿产资源中寻找天然超导体的马里兰大学凝聚态物理学家Johnpierre Paglione表示,“听上去,他们好像找到了一些东西,并将其分离出来。这简直太棒了。”

传统超导体含有诸如铌、铅或者汞等简单金属。当被冷却至接近绝对零度的典型“临界温度”(对于汞来说,是4.2开尔文)时,它们会带有超导性。1986年,物理学家发现了一个含有铜的化合物家族,其在高达134开尔文(相当于零下139摄氏度)时产生了超导性。该现象被称为高温超导,但其来源一直是科学界最大的谜题之一。最近,研究人员又发现了高温铁基超导体家族。同时,还出现了各种其他的不稳定超导体。

超导性最可靠的迹象是,当温度降到临界阈值以下时,电阻会突然下降到零。不过除此之外,超导体也有其它特殊磁性,即迈斯纳(Meissner)效应:当一个磁场的强度不是很强磁体,和一个处于超导态的超导体相互靠近时,磁体的磁场会使超导体表面中出现超导电流,此超导电流在超导体的内部会形成一种磁场,这恰好和磁体的外加磁场大小相等,方向正好相反,最终两个磁场相互抵消,使超导体内部的磁感应强度为零,也就是说,超导体排斥体内的磁场。

当很多科学家试图通过设计来自原子尺度以上的特定属性合成新颖的超导体时,由加州大学圣地亚哥分校凝聚态物理学家Ivan Schuller领导的团队选择了筛选现有矿物质样本。这些样本来自地球或者陨石,由位于华盛顿的史密森学会收集。“这里有老天提供的所有材料。”Schuller说,“为何不研究它们呢?”陨石是在极端温度和压力下形成的。这些条件超越了地球上任何实验室的能力。因此,Schuller认为,它们是寻找新化合物的理想沃土。

这次对陨石的深入研究后取得的成果,正值超导领域需要寻找新的材料的关键时期。目前,全球许多科学家都在努力寻找新材料,似乎都遇到了困境。所以,有人对陨石进行了大胆尝试并取得了成果,不能不说是柳暗花明又一村。看来,今后科学家对陨石的发掘力度一定会加大,这也是寻找超导物质的一个新方向。

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