PNAS:陨石中首次发现超导材料

2020-03-30 11:29:25 来源:科技日报

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据美国国家科学院院刊(PNAS)近日消息称,美国科学家在两块不同的陨石中发现了超导材料,这是超导材料在太空中形成的第一个证据。这一发现的重要意义不仅在于它是罕见的天然形式的超导材料,还为人类寻找室温超导材料点燃了新希望。

超导材料即超导体,指在某一温度下,电阻为零的导体。在实验中,若导体电阻的测量值低于10Ω,可以认为电阻为零。而超导体不仅具有零电阻的特性,还可以完全抗磁性。因此超导体在传输过程中几乎没有能量耗损,还能在每平方厘米上承载更强的电流。而一般常规材料,在导电过程中都会消耗大量能量。然而,目前大多数超导体仅在接近绝对零度的温度下工作。

研究者一直试图在实验室制造超导材料,此前部分科学家也曾认为,太空中的一些极端环境——尤其是天文事件下极端的高温和压力,可能会让物质产生特殊的相,因此或许可以期待太空的特殊环境形成超导材料。对地球上的人们来说,陨石就是一个“从天而降”的绝佳研究对象。但长期以来,一直还未有研究在陨石中发现类似超导化合物的报告。

鉴于此,来自加州大学圣地亚哥分校、美国布鲁克海文国家实验室的研究人员,为寻找太空样品中的超导现象,利用一种叫做磁场调制微波光谱的技术(MFMMS,一种主要用于寻找超导现象的高灵敏度技术),对来自15种不同陨石的碎片进行了详细研究。根据研究团队的测量结果,其中两块陨石内,都含有微量的来自外太空的超导微粒。进一步分析得出,超导现象可能源自其中铅、铟和锡的合金。

这二者其中之一是1911年在澳大利亚发现的铁陨石蒙德拉比拉,该陨石总重量达22吨,是迄今发现最大的陨石之一;另一个样本则是25年前在南极洲被发现的罕见陨石GRA 95205。

论文作者之一、加州大学圣地亚哥分校的物理学家詹姆斯·瓦姆普乐表示,自然条件下形成的超导非常地重要以及不寻常,因为这意味着,在地外环境中可能存在超导。

此外,研究人员也指出,目前已经分别从两块完全不同的陨石中发现了超导材料,由于人类掌握陨石的样本并不丰富,因此未来可能会从太空环境发现更多的超导材料。而另一方面,研究人员也会对反向影响展开研究,因为超导材料的特性也许也会对太空环境产生人们未曾预见的结果,譬如,超导粒子对附近磁场的影响等等。

总编辑圈点

人类最初发现超导体是在1911年,如今已经过去了一百多年,科学家还在探索低压、高温下实现材料超导性的方法并将其用于生活中。如今这一结果还仅仅是初步阶段,但已经足以表明陨石不仅仅是从天而降的太空碎片——它们还携带了人类从未见过的、可能比太阳系本身还古老的物质。这些陨石当初在极端温度和压力下形成,这种条件远远超越了地球上任何实验室的能力,因此,它们会是人类寻找新化合物的理想沃土。(记者张梦然)

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