新型超导体如何让您的小工具变得更好

一种新的超导材料带来了希望，即该技术可以在更高的温度下工作并允许创建改进的电子设备。

研究人员发现了一种材料，它可以无阻力地传输电力，并在材料周围传递磁场。与以前的超导体不同，这种材料可以在适合日常使用的温度和压力下制造。

“超导体已经用于某些应用，”凯斯西储大学的物理学家Harsh Mathur在电子邮件采访中告诉 Lifewire。“例如，超导磁体用于 MRI，而量子计算机(如著名的谷歌 Sycamore 计算机)中的主要硬件元件是称为 transmon 的超导电路元件。将电路冷却到接近绝对零的需要是阻碍超导体得到更广泛应用的主要瓶颈。”

归零

在《自然》 杂志的论文中，研究人员表示他们使用了氮掺杂氢化镥 (NDLH)，这种材料在 69 华氏度和 10 千巴(145,000 磅/平方英寸，或 psi)压力下成为超导体。虽然压力仍然很高，但考虑到海平面的压力约为 15 psi，这在我们目前的能力范围内。例如，芯片制造使用由更高的内部化学力结合在一起的材料。

罗彻斯特大学机械工程和物理学助理教授兰加·迪亚斯 (Ranga Dias)在新闻发布会 上说：“通往超导消费电子产品、能量传输线、运输以及核聚变磁约束显着改进的途径现在已成为现实。” .

最近的发现是一个多世纪以来对超导体探索的结晶。科学家们一直在寻找这种材料，因为这种材料具有宝贵的特性：没有电阻，而且被排出的磁场会绕过超导材料。

Dias 的团队使用 99% 的氢气和 1% 的氮气的混合气体创造了这种新材料。他们将混合物放入装有镥的反应室中，让这些成分在 392 华氏度下反应两到三天。

通过超导体制造更好的小工具

新发现的材料可以使用利用超导体的数字逻辑和存储设备技术来实现更快、更高效的电子产品。

“超导电力线可能会大大减少从发电厂传输到它们供电的家庭、办公室和工厂的能量损失量，”马图尔说。“随着我们转向低碳能源，减少电能传输损失将成为当务之急。”

但马图尔表示，最关键的应用很可能是我们无法预见的。他以迈克尔·法拉第 (Michael Faraday)为例，他在 19 世纪的研究导致了第一次电力革命，包括发电和输电的发明。

“这位著名科学家应该回答说，‘刚出生的婴儿有什么用?’ 当被问及他的发现在未来可能有什么用时，”马图尔说。“1940 年代半导体设备的发现改变了我们现在的生活方式，但当时很难预见 GPS 或流媒体服务或社交媒体。”

尽管最近的发现令人兴奋，但观察家们警告说，这些实验必须得到证实。在无法验证结果后， 罗彻斯特团队不得不撤回之前宣布关于超导体的类似发现的论文。

Mathur 还警告说，尽管一些可重复的实验已经接近尾声，但室温超导性尚未得到令人信服的证明。“很难预测最终突破需要多长时间，”他说。

他指出，在高温下超导的材料在高压下也是如此。“因此，也有必要找到一种在接近正常环境压力下超导的材料，”他补充道。“所以这是个坏消息。另一方面，好消息是超导研究的进步甚至在实现室温超导之前就已经对技术产生了影响。”