常温超导被证实确实存在 制作室温超导体秘诀成谜

来源:大科普网 时间:2014-12-09 热度:431

   大科普网讯   常温超导被证实,尽管只能存在几皮秒,相信超导圈要炸了!虽然很短但是也许就是真的突破的开始,因为以前的问题是怎么找到常温超导材料,现在的问题变了,怎么让常温超导材料坚持久一点,解决问题往往是从问对问题碍开始。

  起初,超导现象只在少数几种金属处于近乎绝对零度(零下273℃)时才会出现。那么现在呢?

  在室温下对YBCO超导晶体施加红外激光脉冲,其中铜氧面的氧原子被共振激发,于是晶格结构发生形变,致铜氧面厚度在激光作用瞬间增厚了2皮米,使得平行铜氧面间的量子耦合大大增强,于是实现了瞬时的室温超导电性。anyway,是一种新型的超导态实现方式。

  超导现象是如此非同凡响:在超导体中,电流的输送可以无视电阻,运送过程也不会有一丁点损耗。这项技术已经在一些领域中得到应用,比如核自旋断层扫描仪或是粒子加速器中的磁性材料。然而,要使用这种材料,它们必须被冷却到极低的温度。

  不过在过去的一年里,一项实验已经证明,利用红外激光脉冲,研究者首次成功地在室温下做出了超导陶瓷——尽管只持续了1微秒的百万分之几。直到现在,超导磁体、引擎和线缆都必须用液氮或液氦冷却到远低于零度的温度。如果复杂的冷却设施不再需要,那超导技术就获得了突破。

  火力发电厂可以建造在任何地方,但利用可再生能源的绿色电厂就要谨慎选址了,因为高原上才有强劲的风,沙漠中方能长沐日光,因此要向绿色能源转变, 我们面临的最大挑战之一,就是如何跨越数百千米的距离,将这些来自偏远之地的电力输送至城市。最先进的超导电缆可将电能输送几千千米而仅有百分之几的损耗。但麻烦的是,电缆必须一直浸在77K(约 -196℃)的液氮之中。因此,如果要架设这样的电缆,每隔一千米左右就必须安装泵机和冷却设备,大大增加了超导电缆方案的成本和复杂程度。

  能在常温常压下工作的超导体,将使全球化电力供应梦想成真。通过横穿地中海底的超导电缆,非洲撒哈拉沙漠的太阳也可以给西欧供电。然而,制作室温超 导体的秘诀至今依然成谜,与 1986年时没有什么两样——研究人员就是在那一年,首次制备出了可在相对“高温”的液氮中实现超导的物质(此前的超导体需要冷却至 23K以下)。

  2008年,一大类以铁元素为基质的全新超导体(铁基超导体)被人发现。理论学家能够找到高温超导体工作机制的希望也因此而大增(参见《环球科学》 2009年第 8期《高温超导“铁”的飞跃》)。如果掌握了这一机制,室温超导体也许就不再遥不可及。遗憾的是,目前进展仍很缓慢。

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