哈嘍，大家好，小圓今天要跟大家聊個厲害的發(fā)現(xiàn)，咱們國家科學家在壓力鍋里把一種鎳基材料變成了神奇的高溫超導體！可能有朋友會問，超導到底有啥用？簡單說，要是電線能超導，輸電就零損耗；磁懸浮列車能更穩(wěn)更快；量子計算機也能擺脫不少干擾。

不過最近中國科學技術(shù)大學陳仙輝團隊的新發(fā)現(xiàn)，給咱們帶來了新希望，他們給一種鎳基材料加高壓后，在零下219攝氏度就實現(xiàn)了超導，這在超導領(lǐng)域已經(jīng)算“高溫”了，更關(guān)鍵的是，它幫我們打開了尋找實用超導材料的新大門。

這次的主角是一種叫La5Ni3O11的鎳基材料，要是能把它放大到肉眼可見，你會發(fā)現(xiàn)它的結(jié)構(gòu)跟咱們疊的積木樓特別像，不同厚度的“積木層”規(guī)規(guī)矩矩地疊在一起，具體來說，就是單層積木和雙層積木交替堆疊，跟蓋房子似的，蓋一層平房再蓋一層復式，循環(huán)往復。

這種特殊結(jié)構(gòu)可不是天生就有的，研究團隊用“熔鹽法”跟種水晶似的，精心培育出了它的單晶。這些單晶特別迷你，也就0.1毫米見方，厚度才0.02毫米，差不多兩根頭發(fā)絲粗。但別小瞧它，用先進顯微鏡一看，層層疊疊的結(jié)構(gòu)整齊得像千層餅。

這結(jié)構(gòu)之所以重要，就像咱們蓋房子得先打好框架，超導材料的原子排列直接決定了電子怎么運動，而電子運動方式又直接影響超導性能，這種夾心結(jié)構(gòu)等于是給電子鋪了條特殊跑道，讓它們更容易配對形成超導態(tài)。

可能有人想不到，常溫常壓下的La5Ni3O11就是種普通材料，壓根沒有超導性，但研究人員發(fā)現(xiàn)，當溫度降到零下103攝氏度左右時，它會發(fā)生密度波轉(zhuǎn)變，就像材料內(nèi)部的電子和自旋突然排起了整齊的隊伍，形成了有規(guī)律的波狀圖案。

研究人員把這微小的晶體放進了一個特制“壓力鍋”，金剛石壓腔，這可不是家里燉肉的高壓鍋，它能產(chǎn)生比大氣壓高幾萬甚至幾十萬倍的壓力，是個實打?qū)嵉木軆x器，隨著壓力慢慢增加，神奇的事情發(fā)生了：當壓力達到12萬倍大氣壓時，之前的“密度波”突然消失、

超導狀態(tài)緊接著就出現(xiàn)了，就像有人按了個開關(guān)，材料直接切換了狀態(tài)。這說明密度波和超導態(tài)是競爭對手，一個弱了另一個才能變強，壓力加到21萬倍大氣壓時，它的超導溫度達到了零下219攝氏度，雖然還得用液氮制冷，但比不少超導材料已經(jīng)強多了。

在科學研究里，光說電阻消失可不算數(shù)，得有多重證據(jù)才行，畢竟極端條件下測量誤差可不小。陳仙輝團隊就拿出了三重“實錘”，讓這個發(fā)現(xiàn)站穩(wěn)了腳跟，第一重是磁場測試：超導體有個特點，磁場會破壞它的超導態(tài)，磁場越強，超導溫度越低。

第二重更有說服力，邁斯納效應，這是超導體的“招牌動作”：進入超導狀態(tài)后，它會把內(nèi)部磁場全排出去，變成“磁場絕緣體”，研究人員通過精密測量，在高壓下清晰觀察到了這個效應，這可是超導的核心證據(jù)，第三重是體積分數(shù)數(shù)據(jù)。

通過計算發(fā)現(xiàn)，樣品里超過70%的體積都處于超導狀態(tài)，這意味著超導不是表面或局部的小打小鬧，而是材料大部分區(qū)域都實現(xiàn)了超導，這在鎳基超導材料里算相當高的比例，證明了它是真正的體超導，這三重證據(jù)相互印證，讓這個發(fā)現(xiàn)沒了爭議。

這次發(fā)現(xiàn)新型鎳基超導體，不光是多了一種超導材料，更重要的是給我們尋找實用材料提供了新線索，研究人員發(fā)現(xiàn)，La5Ni3O11里的雙層結(jié)構(gòu)，和另一種能在更高溫度超導的鎳基材料很像，而三層結(jié)構(gòu)的鎳基材料超導溫度就低不少，這說明雙層結(jié)構(gòu)可能是高溫超導的關(guān)鍵密碼。

這個發(fā)現(xiàn)最大的價值在于給實用超導提供了新思路：研究人員發(fā)現(xiàn)，超導出現(xiàn)和材料“晶格大小”有關(guān)，原子間距縮小到某個閾值就會超導，這樣不用加高壓，可能就能讓它在常壓下超導，雖然這還只是設想，但已經(jīng)指明了方向。

超導研究從來不是一蹴而就的，銅氧化物、鐵基超導體的發(fā)現(xiàn)都曾推動領(lǐng)域進步，如今鎳基超導體的新突破，又讓我們離常溫常壓超導的夢想近了一步，相信隨著研究深入，未來我們一定能找到更實用的超導材料，讓那些無損耗輸電、高效磁懸浮的美好愿景變成現(xiàn)實。