破記錄高溫超導

目前,許多物理學家認為,原有的庫珀電子對無阻導電超導理論不能解析高溫超導和鐵基超導現象。但希望它能指導尋找其它類性的超導體。2014年,中國物理學家理論預言;在高壓下,硫氫化物能在80K時仍保留超導狀態。2014年,德國美因茨馬克斯普朗克化學研究所尼爾·啊什克羅夫特教授用硫氫化物在高壓和降溫條件下觀察其電阻的變化,求得硫氫化物在150吉帕斯卡壓力下的超導臨界溫度為190K,打破現有高溫超導體的超導臨界溫度164K的記錄。

1950年由約翰·巴丁(John Bardeen),利昂·庫珀(Leon Cooper)和羅伯特·施里菲(Robert Schrieffer)三人創建的BCS超導理論認為,由於超導體內的晶格振動,而形成庫珀電子對;這種電子對在超導體內運動是不受到阻力的,故出現了超導狀態。

大多數物理學家認為,BCS理論解析不了1986年所發現的高溫超導和2006年發現的以鐵為基的超導現象。但他們希望,這種理論能指導探索其它類型的高溫超導,特別是含輕元素,如氫之類的超導體。因為這類超導體的晶格能發生快速振動,易於形成庫珀電子對。

2014年,中國物理學家理論預言(1),硫氫化物在壓力1.6百萬大氣壓下,在80K時仍能保留超導狀態;因為在這樣高壓力下,庫珀電子對不會受到熱運動的破壞。

2014年,德國美因茨馬克斯普朗克化學研究所尼爾·啊什克羅夫特(Neil Aschcroft)教授(2)將百分之一的硫氫化物放在二個金剛鑽之間,一面加壓和降低溫度,一面測量它的電阻,觀察它的電阻隨溫度的變化;他們發現,在150吉帕斯卡(約為地球中心壓力大小的一半壓力)作用下,溫度為190K(-83度C)時,硫氫化物的電阻變為零,成為超導體。目前,銅酸鹽(cuprate)的超導臨界最高溫為164K.故,硫氫化物在壓力作用下的超導臨界溫度打破了現有的超導記錄。成為在壓力作用下,超導臨界溫度最高的高溫超導體

許多物理學家認為,上面的試驗結果,對今後探索高溫超導和進一步發展超導理論都有重要的意義。

參考文獻:

(1)Li.Y.,J.Hao et al.,Chem.Phys.140 040901(2014)

(2)."Superconductivity record breaks under pressure" 12, December 2014 www.Nature.com/news/superconductivity-record-breaks-under-pressure 1.16552

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