休斯顿大学团队刷新常压超导转变温度纪录至151K

来自德克萨斯超导中心(TcSUH)与休斯顿大学物理系的研究人员宣布,在常压条件下实现了151开尔文(约零下122摄氏度)的超导转变温度(Tc),刷新了常压超导体的最高纪录。研究团队表示,这一进展有望为更高效的能源生成、传输与存储方式提供基础。

研究人员称,151K是自1911年发现超导现象以来,所有已报道常压超导体中的最高转变温度。转变温度指材料进入超导状态的临界点,在该状态下电流可在材料中无阻力通过。

该研究由休斯顿大学物理学家朱经武与邓良梓团队完成,论文于3月9日发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)。朱经武为论文通讯作者,现任物理学教授、TcSUH创始主任。朱经武在论文相关表述中指出,电网输电过程中约损失8%的电能,若能减少这部分损耗,将节省数十亿美元,并降低相关工作量与环境影响。

研究团队在论文中提到,超导体因可实现无电阻输运,在电网升级、先进医学成像系统、聚变能源技术以及更快电子设备等方向具有应用价值。但目前多数超导体需要在极低温条件下工作,导致成本与使用难度较高。邓良梓表示,在常压条件下获得更高Tc,有助于研究人员使用成熟仪器开展研究,并推动面向常压运行的技术开发。

在纪录演进方面,研究人员回顾称,1987年朱经武及其同事发现材料YBCO在93K(零下180摄氏度)实现超导,推动了高温超导材料研究。1993年,基于汞的铜氧化物陶瓷Hg1223在常压下实现133K(零下140摄氏度)的超导转变温度,并长期保持常压最高纪录。此次研究将常压Tc提升至151K。

研究团队表示,新纪录得益于一种被称为“压力淬火”的方法。该方法先对材料施加高压以增强其超导性能并提高转变温度;在材料处于高压状态时冷却至特定温度后迅速释放压力,从而在解除压力后仍能“锁定”增强后的超导性能,使材料在常态下保持较高的Tc并维持稳定。

朱经武在相关表述中称,已有研究显示在压力条件下实现室温超导是可能的,而该团队的方法显示无需持续施压也能保持增强状态。

研究人员同时指出,常压室温超导(约300K)仍是目标,但此次结果被视为重要进展。朱经武表示,该发现具有潜力。

此外,朱经武与邓良梓还合著了一篇配套观点论文,同样发表于《PNAS》。该文由Intellectual Ventures超导研究主管Rohit Prasankumar介绍,概述了六种用于调控或转变材料以实现更高温超导的方法,其中包括压力淬火。Prasankumar在文中表示,尽管新纪录与室温之间仍有约140摄氏度差距,但相关进展显示目标更近;缩小差距需要材料科学家、化学家、工程师与物理学家等更广泛科研群体的共同投入与推动。


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