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40年來首見!全球首例「無銅高溫超導體」誕生,能在常壓下穩定運作

40年來首見!全球首例「無銅高溫超導體」誕生,能在常壓下穩定運作
撰文: 科技新報/Emma stein     分類:智慧城市經濟     圖檔來源:Flickr/Argonne National Laboratory CC BY 2.0 日期:2025-04-10

在發現銅氧化物超導體約 40 年後,新加坡國立大學(NUS)研究人員現在確認合成出另一種類型的高溫超導體,表明非常規高溫超導不僅限於銅元素,也為未來能源高效電子產品設計開闢新可能性。

超導體零電阻、高效率,但溫度成最大門檻

 

超導體具有零電阻、完全抗磁性特性,完全消除因電阻而引起的能量損失,理論上講,這使超導體非常適合應用於現代電子設備,能解決不斷增長的能源需求。

 

迄今科學家已經發現數千種超導材料,但絕大多數都需在接近絕對零度(0 K,或 -273.15℃)才能產生超導現象,因此超導體廣泛應用於日常生活的想法不切實際。

 

無銅也能超導!新材料打破元素迷思,邁向下一代超導科技

 

但其中一類超導體被稱為高溫超導(High-temperature superconductivity),也稱做銅氧化物超導體,約 40 年前首次由物理學家卡爾·米勒、約翰內斯·貝德諾爾茨發現,這類銅氧化物材料相較其他超導物質具有較高的超導轉變溫度,一般於 30 K(約 -243℃)溫度就能展現超導性,比當時任何已知超導體高許多。

 

在環境壓力下,銅氧化物仍是唯一已知可在 30 K 以上溫度表現超導性的氧化物材料。

 

直到最近,新加坡國立大學(NUS)團隊成功合成名為 (Sm-Eu-Ca)NiO₂ 的鎳氧化物化合物,並確認此材料在約 40K(-233℃)溫度下表現出零電阻的明確超導特性,首次證明存在不含銅的高溫超導氧化物。

 

團隊先透過模型預測數種潛在高溫超導體,它們類似銅氧化物但不含銅,而開發結果正如預測那般,新的無銅高溫超導氧化物能在大氣壓力下表現超導性,且在環境條件下非常穩定,這一發現表明非常規高溫超導並非銅元素專屬特性。

 

研究團隊將持續研究該材料獨特特性,期許找到具更高臨界超導溫度的新材料家族,邁向下一代新穎超導材料。

 

資料來源:

新論文發表在《自然》(Nature)期刊。

40-Year Barrier Broken: Scientists Discover New High-Temperature Superconductor

 

※ 本文授權自科技新報,原文見此