2019-01-26 05:48:01
新方法在超导材料中产生更高的转变温度

休斯敦大学的研究人员报告了一种提高超导材料转变温度的新方法,提高了超导体能够运行的温度。

“美国国家科学院院刊”报道的这一结果表明,以前尚未开发出实现更高温度超导性的途径,这为能源生产者和消费者提供了许多潜在的好处。

电流可以在没有电阻的情况下穿过超导材料,而传统的传输材料在发电源和最终用户之间损失多达10%的能量。寻找在室温或超临界超导体附近工作的超导体需要使用冷却剂 - 可以使公用事业公司在不增加所需燃料量的情况下提供更多电力,减少碳足迹并提高电网的可靠性和效率。

对于使用新方法测试的材料,转变温度呈指数增加,尽管它仍然低于室温。但UH(TcSUH)德克萨斯超导电中心的首席科学家和该论文的通讯作者Paul C.W. Chu表示,该方法提供了一种全新的方法来解决寻找在更高温度下工作的超导体的问题。

Chu是物理学家,也是UH的TLL Temple科学主席,他说,1994年由他的团队设定的稳定高温超导体的最新纪录是164开尔文,即-164华氏度。这种超导体是以汞为基础的;用于新工作的铋材料毒性较小,并且在首次预测降至70开尔文后意外地达到高于90开尔文或约-297华氏度的转变温度。

这项工作的目标是成熟的原则,即超导体的转变温度可以通过了解该温度与掺杂之间的关系来预测 - 一种通过引入少量可以改变其电气的元素来改变材料的方法属性 - 或在该温度和物理压力之间。该原理认为,即使掺杂或压力继续增加,转变温度也会升高到某一点然后开始下降。

TcSUH研究员,与Chu和第一作者在文章上合作的梁子登提出了增加压力的想法,超出之前探索的水平,看看超导转变温度是否会在下降后再次增加。

有效。 “这确实显示出提高超导转变温度的新方法,”他说。更高的压力改变了被测化合物的费米表面,邓说研究人员认为压力会改变材料的电子结构。

他们测试的超导体样品不到十分之一毫米宽;研究人员说,从磁化测量中检测出如此小样本的超导信号是一项挑战,这是对超导性的最明确的测试。在过去的几年里,邓和他在Chu实验室的同事开发了一种超灵敏磁化测量技术,可以在超过50千兆帕的压力下检测来自超导样品的极小磁信号。

邓指出,在这些测试中,研究人员没有观察到饱和点 - 也就是说,随着压力的增加,转变温度将继续升高。

他们测试了已知具有超导特性的不同铋化合物,并发现新方法大大提高了每种化合物的转变温度。研究人员表示,目前尚不清楚该技术是否适用于所有超导体,尽管它在三种不同的配方上工作的事实提供了希望。

但是,通过高压提高超导性对于实际应用来说并不实用。 Chu说,下一步将是找到一种方法,通过化学掺杂和无压力达到同样的效果。

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