羅徹斯特大學的工程師和物理學家，首次在極高的壓力下用氫氣壓縮簡單的分子固體，首次創造出在室溫下超導的材料。這項工作由物理學和機械工程學助理教授蘭加·迪亞斯（Ranga Dias）的實驗室進行。
圖注：機械工程，物理學和天文學的助理教授蘭加·迪亞斯（Ranga Dias）領導的新研究的目標是在室溫下開發超導材料。如Dias實驗室的這張照片所示，目前，要實現超導性，就需要極冷環境，其中磁鐵漂浮在用液氮冷卻的超導體上方。
迪亞斯說，開發超導材料（在室溫下沒有電阻和磁場的排斥）是凝聚態物理的“聖盃”。經過長達一個多世紀的探索，這種材料“絕對可以改變我們所知道的世界，”迪亞斯說。
為了創造新的記錄，迪亞斯和他的研究團隊將氫與碳和硫結合在一起，以光化學方法在金剛石砧座中合成了簡單的有機衍生的碳氫化物。
碳氫化硫在約14.4攝氏度和約1796萬公斤/平方英寸的壓力下表現出超導性。這是首次在室溫下觀察到超導材料。
迪亞斯說：“由於低溫的限制，具有如此卓越性能的材料並未像許多人想象的那樣徹底改變了世界。但是，我們的發現將打破這些障礙，併為許多潛在的應用打開大門。”
應用包括：
- 傳輸電力的電網不會因電線中的電阻而損失高達2億兆瓦時（MWh）的能量。
- 一種推動懸浮火車和其他運輸方式的新方式。
- 醫學成像和掃描技術，例如MRI和心動圖
- 用於數字邏輯和存儲設備技術得更快、更高效的電子產品。
內華達州拉斯維加斯大學的阿什坎·薩拉瑪特（Ashkan Salamat）說：“我們生活在一個半導體社會中，利用這種技術，您可以使社會進入一個超導社會，在那裡您將再也不需要電池之類的東西。”
金剛石砧座單元產生的超導材料的量以皮升為單位，大約是單個噴墨顆粒的大小。
迪亞斯說，下一個挑戰是尋找在較低壓力下製造室溫超導材料的方法，因此，大批量生產才是經濟的。與金剛石砧座中產生的數百萬磅的壓力相比，地球在海平面的大氣壓力約為15 PSI。
為什麼室溫很重要
超導電性於1911年首次發現，它賦予材料兩個關鍵特性。電阻消失，由於稱為邁斯納效應的現象，任何形式的磁場都會被驅除。磁場線必須繞過超導材料，從而使這種材料懸浮起來，而這種材料可以用於無摩擦的高速列車，即磁懸浮列車。
強大的超導電磁體已經成為磁懸浮列車、磁共振成像（MRI）和核磁共振（NMR）機器、粒子加速器以及其他先進技術（包括早期量子超級計算機）的關鍵組件。
但是，設備中使用的超導材料通常只能在極低的溫度下工作——低於地球上的任何自然溫度。這種限制使它們的維護成本很高，而擴展到其他潛在應用程序的成本也很高。迪亞斯說：“將這些材料保持在低溫下的成本是如此之高，以至於不能真正獲得它們的全部好處。”
以前，超導材料的最高溫度是去年在德國美因茨的馬克斯·普朗克化學研究所的米哈伊爾·埃裡梅斯（Mikhail Eremets）實驗室和芝加哥的伊利諾伊大學的羅素·亨利（Russell Hemley）研究小組達到的。該團隊報告了使用超氫化鑭在-23.3至-13.3攝氏度下的超導性。
近年來，研究人員還研究了氧化銅和鐵基化學品作為高溫超導體的潛在候選材料。但是，氫——宇宙中最豐富的元素——也提供了有希望的構成部分。
迪亞斯說：“要擁有高溫超導體，您需要更牢固的結合和更輕的元素。這是兩個非常基本的標準。”氫是最輕的物質，氫鍵是最強的物質之一。
迪亞斯說：“理論上，固體金屬氫具有高的德拜溫度和強的電子-聲子耦合，這是室溫超導所必需的。”
然而，要使純氫變成金屬態需要極高的壓力，這首先是由哈佛大學教授艾薩克·西爾維達（Isaac Silvera）和迪亞斯（Dias）於2017年在實驗室中實現。
``範式轉變''
因此，羅切斯特的迪亞斯（Dias）實驗室在其方法上追求了“範式轉變”，使用了替代氫氣的富含氫的材料來模擬純氫氣難以捉摸的超導相，並且可以在更低的壓力下將其金屬化。
首先，實驗室將釔和氫結合在一起。所得的釔超氫化物在當時約-11攝氏度的創紀錄高溫和約1179萬公斤/平方英寸的壓力下顯示出超導性。
接下來，實驗室探索了富含共價氫的有機衍生材料。
這項工作產生了碳質氫化硫。研究人員報告說：“碳的存在在這裡至關重要。”他們補充說，這種元素組合的進一步“組成調整”可能是在更高溫度下實現超導的關鍵。
