近日，美國哈佛大學的研究人員在最新一期《自然》雜志上發表了一篇重要論文，介紹了他們開發的一種新型基礎工具，該工具能夠精準測量超導體的電磁特性。這項創新的關鍵在于，研究人員創造性地將量子傳感器集成到了標準的壓力感應設備中，從而能夠直接觀測到加壓材料在電和磁性質上的變化。

       長期以來，氫在極端壓力下的表現一直備受關注。理論預測，在高達100多萬個大氣壓的壓力下，這種通常呈氣態的元素可能會轉變為金屬，甚至可能展現出超導性。超導氫化物的研究對于超導體的實際應用，如懸浮列車和粒子探測器等，具有重要意義。然而，對這類材料的研究和準確測量一直面臨著重重困難。

       科學家用高壓制備出金屬氫

       哈佛大學的研究團隊針對這一挑戰，開發了一種新型工具，不僅能夠測量氫化物超導體在高壓下的行為，還能對其內部狀態進行成像。這一突破性的技術克服了傳統方法在測量超導性時的局限性，為超導研究開辟了新的道路。

       傳統的極端壓力研究方法依賴于金剛石壓砧儀器，該儀器通過在兩個金剛石界面之間擠壓少量材料來施加壓力。為了檢測材料是否達到超導狀態，研究人員通常需要觀察兩個關鍵特征：電阻降至零，以及對附近磁場的排斥作用（邁納斯效應）。然而，這種方法在實際操作中很難同時觀察到這兩個特征。

       為了解決這個問題，哈佛大學的研究人員提出了一種創新的解決方案：他們將一種薄薄的量子傳感器直接集成到金剛石壓砧的表面。這種傳感器利用金剛石原子晶格中自然產生的缺陷，被稱為氮空位中心。當樣品被加壓并進入超導區域時，這些量子傳感器能夠對腔內的區域進行成像。

       為了驗證這一技術的有效性，研究團隊選擇了氫化鈰作為研究對象。氫化鈰是一種已知在大約100萬個大氣壓下可成為超導體的材料。通過使用新開發的工具，研究人員成功地對氫化鈰的超導性質進行了精確測量和成像。

       這一創新技術的成功應用，不僅有助于科學家發現新的超導氫化物，還將為現有超導材料的研究提供更為便捷的手段。未來，隨著這一技術的進一步發展和完善，我們有望見證超導材料在更多領域的應用，從而推動科技進步和社會發展。