科學發現了變成超導體的關鍵! 我們對於解開超導現象之謎又更靠近一步了

Comment is Closed

extra_large-1475505459-cover-image

磁場無法穿透超導體。因此,讓物體浮起來是有可能的。

布魯克黑文國家實驗室(Brookhaven National Laboratory)的研究人員發現是什麼造成一種特殊材料在相對高溫下變成超導體。這可能導致電子學一項重大突破,使得超導體能夠在室溫下被使用。

由Ivan Bozovic領導的這組科學家發現,變成超導體的關鍵,在於電子形成配對的密度。

b2-720px

通常,這個現象發生在非常低的溫度(接近絕對零度)。但一種名為銅酸鹽(cuprate)的特殊材料,會在顯著的高溫下發生超導現象,雖然這個溫度還是低於攝氏零度。

銅酸鹽通常是由氧化銅混合其他像是鍶(strontium)的元素所組成的。Bozovic的研究小組花了10年的時間,分析2千種不同的銅酸鹽樣品,每一種樣品有不同數量的鍶,努力研究來讓他們能在較高的溫度下,產生超導現象。

推薦文章:  1200塊糞便化石讓收藏者贏得金氏世界紀錄,價值數萬美元

超導現象只發生在特定溫度之下,然而研究小組發現這個溫度決定於電子對的密度,電子對是一種狀態,電子無法再彼此排斥。

121927_web

電子對狀態是一種量子力學作用,發生在溫度低到足以讓電子停止彼此排斥。在那樣的情況下,電流在材料裡流動不會遇到阻力,而且磁力線被向外推。

在這項還未發表的研究裡,他們發現銅酸鹽協助電子形成配對,造成超導轉換過程的溫度變高。不幸的是,它只在某種程度上有效,當銅酸鹽數量增加時,電子對的形成會停止,而材料不再擁有超導特性。下一步是來瞭解為什麼電子確切地配對在一起。

2-roomtempsupe

想像電力從發電廠傳送到你家而沒有耗損,電子設備不再發熱,而且快速安靜的火車像飛機一樣快地穿越各國。如果我們能找到一個在室溫下運作的超導體,這些將不再是遙不可及。

然而,這些奇妙的材料已經被使用,例如歐洲核子研究組織(CERN)在大型強子對撞機(Large Hadron Collider,LHC)使用了數十公里長的超導電線。室溫超導體的這一天還沒出現,但由於這項研究,我們正在大大地接近中。

r301032_1305879
Ivan Bozovic

來源:IFLScience