罗切斯特大学 机械工程、物理学和天文学助理教授兰格·迪亚斯领导的新研究的目标是在室温下开发超导材料
目前，要获得超导性，需要极冷的温度，正如这张迪亚斯实验室的照片所示，磁体漂浮在用液氮冷却的超导体上
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亚当·芬斯特 罗切斯特大学的工程师和物理学家第一次用氢气在极高的压力下压缩简单的分子固体，创造了室温下超导的材料
作为《自然》杂志的封面故事，这项工作是由物理学和机械工程助理教授兰加·迪亚斯的实验室进行的
迪亚斯说，开发超导材料——在室温下没有电阻和磁场排放——是凝聚态物理的“圣杯”
迪亚斯说，经过一个多世纪的寻找，这种材料“绝对可以改变我们所知的世界”
在创造新记录的过程中，迪亚斯和他的研究小组将氢、碳和硫结合起来，在金刚石砧座中光化学合成简单的有机碳硫氢化物，这是一种用于在超高压下检测微量材料的研究设备
碳质硫氢化物在约58华氏度和约3900万磅/平方英寸的压力下表现出超导性
这是首次在室温下观察到超导材料
“由于低温的限制，具有如此非凡性能的材料并没有像许多人想象的那样彻底改变世界
然而，我们的发现将打破这些障碍，打开许多潜在应用的大门，”迪亚斯说，他也隶属于该大学的材料科学和高能密度物理项目
应用包括: 电网传输电力时，不会因电线电阻而损失高达2亿兆瓦时的能量
一种推进悬浮火车和其他交通工具的新方法
医学成像和扫描技术，如磁共振成像和心磁图扫描，数字逻辑和存储设备技术的更有效的电子设备
“我们生活在一个半导体社会，有了这种技术，你可以把社会带入一个超导社会，在那里你再也不需要电池之类的东西了，”内华达州拉斯维加斯大学的阿什坎·萨拉马特说，他是这项发现的合著者
金刚石砧座单元产生的超导材料的量是以皮升为单位测量的——大约是一个喷墨粒子的大小
迪亚斯说，下一个挑战是找到在较低压力下制造室温超导材料的方法，这样它们就可以经济地大量生产
与金刚石砧座中产生的数百万磅的压力相比，地球海平面上的大气压力约为15磅/平方英寸
为什么室温很重要 超导性最早于1911年被发现，它赋予材料两个关键特性
电阻消失了
由于一种叫做迈斯纳效应的现象，任何类似磁场的东西都会被排出
磁力线必须绕过超导材料，使这种材料悬浮成为可能，这种材料可以用于无摩擦高速列车，即磁悬浮列车
强大的超导电磁铁已经是maglav列车、磁共振成像(MRI)和核磁共振(NMR)机器、粒子加速器和其他先进技术(包括早期的量子超级计算机)的关键部件
但是这些设备中使用的超导材料通常只能在极低的温度下工作——比地球上的任何自然温度都要低
这种限制使得它们的维护成本很高，而且扩展到其他潜在应用的成本也太高
迪亚斯说:“将这些材料保存在低温下的成本太高，你无法真正获得它们的全部好处。”
此前，超导材料的最高温度是去年在德国美因茨的马克斯·普朗克化学研究所的米哈伊尔·埃雷梅特实验室和芝加哥伊利诺伊大学的拉塞尔·汉姆利小组获得的
该团队报道了使用镧超氢化物在-10到8华氏度下的超导性
近年来，研究人员还探索了氧化铜和铁基化学物质作为高温超导体的潜在候选材料
然而，氢——宇宙中最丰富的元素——也提供了一个有希望的构件
“要有高温超导体，你需要更强的键和轻元素
这是两个非常基本的标准，”迪亚斯说
“氢是最轻的物质，氢键是最强的物质之一
迪亚斯说:“理论上，固体金属氢具有高德拜温度和强电子-声子耦合，这是室温超导所必需的。”
然而，要把纯氢变成金属状态，需要非常高的压力，这是2017年哈佛大学教授艾萨克·西尔维拉和当时在西尔维拉实验室做博士后的迪亚斯首先在实验室实现的
“范式转变” 因此，迪亚斯在罗切斯特的实验室在其方法上进行了“范式转变”，使用富氢材料作为替代物，这种材料模拟了难以捉摸的纯氢超导相，并且可以在低得多的压力下金属化
首先，实验室将钇和氢结合在一起
由此产生的钇超氢化物在当时约12华氏度的创纪录高温和约2600万磅每平方英寸的压力下表现出超导性
接下来，实验室探索了共价富氢有机衍生材料
这项工作产生了碳硫氢化物
“碳的存在在这里同等重要，”研究人员报告说
他们补充说，对这种元素组合的进一步“成分调整”可能是在更高温度下获得超导性的关键
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