超导体是一种无损耗传导电能的材料,如果研究人员发现环境温度下超导性的关键因素,可以节省大量电力。来自美因茨马克斯·普朗克化学研究所(MPIC)的一个团队已经向这个目标迈进了一步。Mikhail Eremets团队的研究人员合成了氢化镧,这种材料在高压下,零下23℃的高压下显示为零电阻。之前高温超导电性的记录是零下70℃。
“我们的研究是实现室温超导道路上的一个重要步骤和里程碑”,MPIC研究小组负责人Eremets说。为了进行实验,科学家们合成了少量的氢化镧(LaH10)。在一个只有几百立方微米大小的特殊室中,他们将样品暴露在1.7兆巴的压力下,这是大气压力的170万倍,然后冷却。达到零下23℃(250 K)的临界温度后,样品的电阻降至零。由于单靠电阻测量无法清楚地证明超导电性,研究人员又在外磁场中进行了测量。磁场干扰了超导电性,导致转移到较低温度的转换。
这一突破建立在几年前Eremets和同事们取得的重大成果之上:他们发现在2.5兆巴压力下零下70℃硫化氢中的常规超导性,其温度比以往观测到的任何时候都高。显然,如果富氢化合物能进入金属状态的话,便能够在特别高的温度下具有超导性质。在这种情况下,压力导致金属镧和氢气形成氢化物。这正是高压所起到的作用。
通过进一步的实验,美因茨马克斯·普朗克的研究人员证明了氢化镧是一种传统的超导体。他们用较重的氢同位素氘代替了氢化镧中的氢。正如Bardeen-Cooper-Schrieffer(BCS)理论预测的那样,氘化镧的超导临界温度剧烈下降至零下93℃(180K)。目前,科学家们正在研究氢化钇的超导性,期望在更高的环境温度下获得超导电性。