近日，美(mei)國哈佛大學的(de)研究人員(yuan)(yuan)在最新一期《自然》雜志(zhi)上(shang)發表了(le)一篇重要(yao)論文，介紹了(le)他們開發的(de)一種新型基礎工具，該工具能夠精準測量(liang)超導體(ti)的(de)電磁特(te)性(xing)(xing)。這項創(chuang)新的(de)關鍵在于，研究人員(yuan)(yuan)創(chuang)造性(xing)(xing)地將(jiang)量(liang)子傳感器(qi)集成到了(le)標(biao)準的(de)壓(ya)力感應(ying)設備中，從(cong)而能夠直(zhi)接觀測到加壓(ya)材料在電和磁性(xing)(xing)質上(shang)的(de)變(bian)化。

       長期以來，氫在(zai)極端(duan)壓力(li)下(xia)的(de)表現一(yi)直備受(shou)關注。理論預(yu)測，在(zai)高達100多(duo)萬(wan)個(ge)大氣壓的(de)壓力(li)下(xia)，這(zhe)(zhe)種通常(chang)呈(cheng)氣態(tai)的(de)元素(su)可能會轉變(bian)為金屬，甚至(zhi)可能展現出(chu)超導(dao)(dao)性。超導(dao)(dao)氫化(hua)物的(de)研(yan)(yan)究對(dui)于超導(dao)(dao)體(ti)的(de)實際應(ying)用，如(ru)懸浮列車和(he)(he)粒(li)子探測器等，具有(you)重要意義。然而，對(dui)這(zhe)(zhe)類材(cai)料(liao)的(de)研(yan)(yan)究和(he)(he)準確測量一(yi)直面臨著重重困(kun)難。

       科學家用高壓制備出金屬氫(qing)

       哈佛大(da)學的(de)研究(jiu)團隊針對這一(yi)挑(tiao)戰，開(kai)發了一(yi)種新(xin)型工具，不僅能夠測量(liang)氫化(hua)物超導體在高壓(ya)下的(de)行為，還能對其內部狀態進行成像。這一(yi)突破性(xing)的(de)技術(shu)克服了傳(chuan)統方法在測量(liang)超導性(xing)時的(de)局限性(xing)，為超導研究(jiu)開(kai)辟了新(xin)的(de)道路。

       傳統的極端壓力研究方法依賴于壓(ya)砧儀(yi)器(qi)，該儀(yi)器(qi)通(tong)過在(zai)兩(liang)個金剛石界面之(zhi)間擠壓(ya)少(shao)量材(cai)料(liao)來施加壓(ya)力。為了檢測材(cai)料(liao)是否達到超(chao)導(dao)狀態，研究人(ren)員(yuan)通(tong)常需要觀(guan)察兩(liang)個關鍵特(te)征：電阻降至零，以(yi)及對(dui)附近磁場(chang)的排斥作用（邁納斯效應(ying)）。然(ran)而，這(zhe)種(zhong)方法在(zai)實際(ji)操作中很(hen)難(nan)同時觀(guan)察到這(zhe)兩(liang)個特(te)征。

       為了(le)解(jie)決這(zhe)(zhe)個問(wen)題，哈佛大學的(de)研究(jiu)人員(yuan)提出了(le)一種創新的(de)解(jie)決方案：他們將一種薄(bo)薄(bo)的(de)量(liang)子(zi)傳感(gan)(gan)器(qi)直接集成到金(jin)(jin)剛石(shi)壓砧的(de)表面。這(zhe)(zhe)種傳感(gan)(gan)器(qi)利(li)用金(jin)(jin)剛石(shi)原子(zi)晶格中自然產生(sheng)的(de)缺(que)陷，被(bei)(bei)稱(cheng)為氮(dan)空位中心。當樣品被(bei)(bei)加壓并進入超導區域(yu)時，這(zhe)(zhe)些量(liang)子(zi)傳感(gan)(gan)器(qi)能夠對(dui)腔內的(de)區域(yu)進行成像(xiang)。

       為了(le)驗證這一(yi)技術的(de)有效性，研究(jiu)(jiu)團隊(dui)選擇了(le)氫(qing)化(hua)鈰(shi)作為研究(jiu)(jiu)對象(xiang)。氫(qing)化(hua)鈰(shi)是一(yi)種(zhong)已知在大約100萬個(ge)大氣(qi)壓下可成(cheng)(cheng)為超(chao)導體(ti)的(de)材料。通過(guo)使用新開發的(de)工具，研究(jiu)(jiu)人(ren)員成(cheng)(cheng)功(gong)地對氫(qing)化(hua)鈰(shi)的(de)超(chao)導性質進行了(le)精確測量(liang)和成(cheng)(cheng)像。

       這一(yi)創新技術的(de)(de)成(cheng)功應用，不(bu)僅有助于科學家發現(xian)新的(de)(de)超導氫化物，還(huan)將為現(xian)有超導材料(liao)的(de)(de)研(yan)究提供(gong)更為便(bian)捷的(de)(de)手段。未來，隨(sui)著這一(yi)技術的(de)(de)進一(yi)步發展和完善，我們有望(wang)見證超導材料(liao)在更多領(ling)域(yu)的(de)(de)應用，從而推動科技進步和社會(hui)發展。