不到兩年前，科學界被一種能實現室溫超導的材料的發現所震驚。現在，內華達大學拉斯維加斯分校(UNLV)的一個物理學家團隊通過在有記錄的最低壓力下再現這一壯舉並再次提高了難度。
明確地說，這意味着科學比以往任何時候都更接近一種可用的、可複製的材料，從而有朝一日可以徹底改變能源的運輸方式。
UNLV物理學家Ashkan Salamat及其同事Ranga Dias（羅切斯特大學的物理學家）首次發現了室溫超導現象。為了實現這一壯舉，他們利用化學方法將碳、硫和氫的混合物首先合成為金屬狀態，然後利用極高的壓力（267千兆帕）進一步合成為室溫超導狀態，這種條件只有在地球中心附近的自然界才能找到。
在不到兩年的時間裡，研究人員現在能在僅僅91GPa的條件下完成這一壯舉–約是最初報告的壓力的1/3。這些新發現作為預發文章發表在本月的《Chemical Communications》上。
一個超級發現
通過對最初突破中使用的碳、硫和氫的成分進行詳細調整，研究人員現在能在較低的壓力下生產一種材料並保持其超導狀態。
“這些是在實驗室外難以理解和評估的壓力，但我們目前的軌跡表明，有可能在持續較低的壓力下實現相對較高的超導溫度–這是我們的最終目標，”研究的論文第一作者、UNLV的內華達極端條件實驗室(NEXCL)的研究生研究員Gregory Alexander Smith說道，“在一天結束時，如果我們想製造對社會需求有益的設備，那麼我們必須降低製造它們所需的壓力。”
儘管壓力仍非常高–是你在太平洋馬里亞納海溝底部經歷的壓力的約一千倍–他們繼續朝着接近零的目標競賽。隨着研究人員對構成材料的碳、硫和氫之間的化學關係有了更好的了解，這場比賽在UNLV正以指數級的速度增長。
Salamat說道：“我們對碳和硫之間關係的認識正在迅速發展，我們正在尋找導致與最初觀察到的明顯不同的、更有效的反應的比率。在一個類似的系統中觀察到如此不同的現象，顯示了大自然母親的豐富性。還有很多東西需要了解，每一個新的進展都使我們更接近日常超導設備的懸崖。”據悉，Salamat是UNLV的NEXCL的負責人，對最新的研究做出了貢獻。
能源效率的聖杯
超導是一個了不起的現象，在一個多世紀前首次被觀察到，但只是在非常低的溫度下被觀察到，因此沒有任何實際應用的想法。只有在20世紀60年代，科學家們才理論上認為這一壯舉在更高的溫度下是可能的。Salamat及其同事在2020年發現了室溫超導體，這讓科學界感到興奮，部分原因是該技術支持零電阻的電流量，這意味着通過電路的能量可以無限地傳導且沒有功率損失。這可能對能源儲存和傳輸產生重大影響，並支持從更好的手機電池到更有效的能源網的一切。
Salamat表示：“全球能源危機沒有顯示出減緩的跡象，成本上升的部分原因是美國的能源網由於當前技術的低效率而每年損失大約300億美元。為了社會變革，我們需要以技術為先導，而今天發生的工作，我相信是處於明天解決方案的最前沿。”
根據Salamat的說法，超導體的特性可以支持新一代的材料，從而可以從根本上改變美國和其他國家的能源基礎設施。
他說道：“想象一下，在內華達州利用能源並在沒有任何能量損失的情況下將其發送到全國各地。這項技術有一天可以使之成為可能。”