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2023 科技十大進展之一:發現鎳氧化物超導體

2024-02-10科學

液氮溫區鎳氧化物超導體的首次發現是近年來物理學和材料科學領域的一個重大突破。這一發現不僅展示了科學研究的前沿進展,還對未來的技術套用,特別是在超導材料的套用領域,提供了新的可能性。

背景

超導體是指在一定低溫條件下,電阻突然下降到零的材料。這種特性使得超導體在沒有能量損失的情況下傳導電流,對於電力傳輸、磁體技術、醫療成像等多個領域具有重要套用價值。然而,大多數已知的超導體需要在極低的溫度下工作,這限制了它們的廣泛套用。

鎳氧化物超導體的發現

2023年7月12日,中山大學教授王猛團隊與清華大學、華南理工大學等單位合作,在【自然】雜誌上發表了一項研究成果,首次報告了在14 GPa的高壓下,鎳氧化物材料在液氮溫區。這是迄今為止人類發現的第二種可以在液氧溫度區域內實作超導的材料。

重要性

這一發現的重要性在於兩個方面。首先,它標誌著人類在尋找高溫超導材料的道路上邁出了新的一步。液氮溫區的超導體相比於需要使用液氦冷卻的傳統超導體,其工作溫度的提高大大降低了實際套用的成本和技術難度。其次,鎳氧化物超導體的發現為理解高溫超導機制提供了新的研究平台,可能會引導科學家設計和預測新的高溫超導材料。

套用前景

鎳氧化物超導體在液氮溫區的超導性開啟了許多潛在的套用前景。在電力傳輸領域,使用高溫超導材料可以大幅減少能量在傳輸過程中的損失,提高電網的效率和可靠性。在醫療裝置方面,高溫超導體可以用於制造更高效的磁共振成像(MRI)裝置,提高成像品質並降低營運成本。此外,高溫超導材料還有望套用於磁懸浮列車、粒子加速器和量子計算等多個領域。

結論

鎳氧化物在液氮溫區的超導性發現是一個令人興奮的科學進展,它不僅推動了超導材料研究的邊界,還為未來技術的發展開啟了新的大門。隨著對這一新型超導體性質的進一步研究和理解,我們期待在不久的將來,能夠見證它們在實際套用中的突破和革新。