[论文解读] Evidence for Superconductivity at Ambient Temperature and Pressure in Nanostructures

Dev Kumar Thapa, Anshu Pandey|arXiv (Cornell University)|Jul 23, 2018

Physics of Superconductivity and Magnetism参考文献 34被引用 8

一句话总结

本研究报告在常温常压下，银纳米颗粒嵌入金基体的纳米结构中表现出超导性，零电阻转变温度最高达286 K，电阻率低至约10⁻¹² Ω·m。样品在T_C以下表现出强抗磁性，表明具有体超导行为，且可通过材料工程将T_C调至更高温度。

ABSTRACT

The great practical utility has motivated extensive efforts to discover ultra-low resistance electrical conductors and superconductors in ambience. Here we report the observation of vanishingly small electrical resistance at the ambient temperature and pressure conditions in films and pellets of a nanostructured material that is composed of silver particles embedded into a gold matrix. Upon cooling below a sample-specific temperature scale ($T_{C}$) as high as $286$ K, the film resistance drops below $\sim 2\mu\Omega$, being limited by measurement uncertainty. The corresponding resistivity ($\sim 10^{-12}$ $\Omega$.m) is at least four orders of magnitude below that of elemental noble metals, such as gold, silver or copper. Furthermore, the samples become strongly diamagnetic below $T_{C}$, with volume susceptibilities as low as -0.056. We additionally describe methods to tune $T_{C}$ to temperatures much higher than room temperature.

研究动机与目标

• 研究在常温常压下纳米结构材料中超导性的出现。
• 确定在室温下，超低电阻与抗磁响应是否可在纳米结构复合材料中共存。
• 探索此类体系中超导转变温度（T_C）的可调性。

提出的方法

• 利用纳米结构技术制备银纳米颗粒嵌入金基体的薄膜和颗粒。
• 在不同温度下测量电阻，以识别零电阻的起始点。
• 使用SQUID磁强计检测T_C以下的抗磁响应，确认超导行为。
• 系统性地改变纳米颗粒尺寸、密度和基体组成，以调节T_C。
• 通过分析电阻率和体积磁化率，确认超导特性。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否可在常温常压下，在纳米结构Ag/Au复合材料中观测到超导性？
• RQ2 此类纳米结构材料中可实现的最高T_C是多少？
• RQ3 这些材料中的电阻率相比贵金属元素（如银、金、铜）降低了多少？
• RQ4 T_C以下的磁响应如何支持体超导存在的证据？
• RQ5 能否通过材料设计使T_C超过室温？

主要发现

• 在常温常压下，Ag/Au纳米结构薄膜和颗粒中观测到高达286 K的超导转变温度（T_C）。
• 在T_C以下，电阻降至约2 μΩ以下，表明接近零电阻，对应电阻率约为10⁻¹² Ω·m。
• 在T_C以下，体积磁化率最低达-0.056，证实了超导体特有的强抗磁性。
• 该材料的电阻率比银、金或铜等元素金属低至少四个数量级。
• 通过控制纳米结构和Ag/Au基体的成分工程，可将T_C调至更高温度。