掺水石墨或具室温超导性.docx

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1、掺水石墨或具室温超导性石墨加上蒸馏水或许能够成为室温下的超导体。图片来源：CHARLESD.WINTERS/SCIENCEPHOTOLIBRARY你能想象吗，一点石墨加上几滴蒸馏水便能够制成科学家朝思暮想的常温超导体。德国研究人员日前宣布了一项突破性进展：一种材料可以在室温及更高温度下成为一种超导体（能够以零电阻导电）。超导体提供了巨大的节能潜力，然而迄今为止，这种材料只有在温度低于约110摄氏度下才能够起作用。如今，莱比锡大学的PabloEsquinazi和同事报告说，片状的石墨颗粒浸泡在水中似乎能够在高于100摄氏度的温度下持续产生超导作用。尽管Esquinazi承认，这个发

2、现“听起来像是科幻小说”，但相关研究工作已经被发表在同行评议期刊《先进材料》中，并且其他物理学家向《自然》杂志表示，这一结果尽管是试探性的，但值得进一步审查。石墨由按照六角形格栅排列的碳原子层构成，当其掺杂了能够提供额外自由电子的元素时便显示出超导性。例如，钙石墨在11.5开氏度（约-260摄氏度）时具有超导性，并且理论学家预测，如果有足够可用的自由电子，其温度可以上升至60开氏度。Esquinazi的研究小组推测，高强度的电子形成于邻近石墨片段之间的界面上。研究人员已经在超过100开氏度的一种人造类型的大块石墨——被称为热解石墨——的界面上观测到超导电性，他们于是寻思，通过掺杂

3、片状石墨粉末，这些界面是否能够达到更高的温度。研究人员尝试的第一种掺杂物是普通的水。他们很幸运。研究人员将由数百个1毫米长、几十纳米厚的片状石墨构成的100毫克纯石墨粉添加到20毫升蒸馏水中。在搅拌这种混合物约23个小时后，他们滤出了这些石墨粉，并通宵以100摄氏度对其进行干燥。研究人员发现，在将其放置于一个磁场中后，每个样本在磁场被移去时仍将保持微量磁化。Esquinazi表示，这种微量的剩余磁化强度是超导电性或普通铁磁性的一个信号。为了搞清它们是否具有前者的属性，研究人员分析了磁化强度如何随着施加场的强度以及温度而变化。最终的结果非常类似于在上世纪80年代发现的第一个高温氧化

4、物超导体。Esquinazi承认，他的证据是诱人的，但却不是滴水不漏的。首先，他的研究团队一直无法展示其样品具有零电阻的实际导电性。研究人员为了做到这一点曾将浸湿的粉末压缩成颗粒，进而迫使这些颗粒进行电接触，但他们发现，这将导致超导效应的消失。并且，他们也无法证明片状石墨的内部没有磁场——这是超导体的一个基本特征。此外，这些样品并没有随着温度升高而丧失其明显的超导电性。研究小组报告说，它们在约400开氏度（相当于130摄氏度）时依然保持着超导状态，并且对数据进行的一个简单的外推表明其上限大约为1000开氏度。Esquinazi说，自从他开始写论文以来，他的研究小组事实上已经在50

5、0开氏度观测到超导的迹象，但在这一温度时，热量已经开始降解样品，并改变它们的磁场强度，从而很难观察到其向一个非超导状态的转化过程。其他物理学家仍然对此感到质疑。英国伯明翰大学的凝聚态物理学家TedForgan表示，低温下的磁数据“看起来非常像是从一个超导体那里得到的信号”，但他对于其在更高温度下的特性变化感到困惑。他说自己预计剩余磁化强度在300开氏度时将大为减少，除非“转化温度实际上远远高于这一温度”。其间，美国弗吉尼亚州诺福克市老道明大学的理论学家AlexanderGurevich警告说，之前宣称的一些高温超导电性在详细审查时未能站得住脚。他说，磁响应有可能是样品处理时引入的

6、杂质所产生的。但他强调，如果得到证实，这一发现将产生“深远影响”。（来源：中国科学网赵路）更多阅读《先进材料》发表论文摘要（英文）