美國的研究人員最近揭開了高溫超導體的奧秘。美國能源部阿岡國家實驗室的研究者發現，超氫化物結構的微小變化使其在接近室溫但極高壓力下能夠實現超導性，這為設計更實用的超導體提供了線索。阿岡物理學家Maddury Somayazulu表示，這些實驗展示了升級後的同步輻射光源（APS）所能達成的成果，讓我們能夠以前所未有的細節研究在極高壓力下材料的原子級結構。
超導體允許電流無阻力流動，這意味著沒有能量會以熱的形式損失。這一特性使得超導體在醫學影像掃描儀、粒子加速器、磁懸浮列車及某些電力傳輸系統等技術中非常有用。然而，大多數超導體僅在極低溫下運作，通常在華氏零下數百度，這要求複雜且昂貴的冷卻系統，限制了超導體的應用範圍。
目前，美國的研究者已邁出一步，以緩解這一限制。他們深入了解了一種名為超氫化物的材料類別，這些材料能在更高溫度下實現超導性，約為華氏10度。在新研究中，Hemley及其同事探討了改變材料化學成分是否能降低超導性所需的壓力。他們向鋪鎂超氫化物中添加了一小量的釔，以提高其穩定性並減少所需壓力。
為了達到這些極端壓力，研究團隊將一小樣本夾在兩顆鑽石之間。Maddury Somayazulu指出，該團隊的鑽石砧裝置可以產生高達500萬大氣壓的壓力。經過在高壓和高溫下形成超導材料後，團隊利用來自APS的高能X光研究其結構。他們將強烈的X光束聚焦於厚度僅幾微米、寬度約為10至20微米的樣本上。
根據普林斯頓大學的研究教授Vitali Prakapenka的說法，一微米約為人類頭髮寬度的1/70。近期的APS升級使這些測量變得可能，其更明亮且聚焦的X光束允許研究者在改變壓力的同時研究極小的樣本。Prakapenka表示，該束光使我們能夠分辨來自微小樣本本身的信號與來自周圍材料和鑽石砧的信號。
研究團隊發現，原子在晶格中的排列方式的微小差異會對超導性產生強烈影響。他們識別出兩種不同的晶體結構，每種結構在略微不同的溫度下實現超導。Somayazulu表示，這些實驗展示了升級後的APS能夠達成的成就，現在能以空前的細節研究極高壓力下材料的原子級結構。
儘管在實驗中使用的壓力仍然非常高，約為140萬倍的環境壓力，研究者將其視為未來更長路徑的一部分。他們正在添加更多元素以進一步降低壓力，目標是讓這些材料更具實用性。
