据外媒报道，伊利诺伊大学芝加哥分校（University of Illinois Chicago）研究生进行新材料设计，可能有助于解决当今的最大挑战之一，即制造在常温和常压下运行的超导体。
（图片来源：伊利诺伊大学芝加哥分校）
超导体在日常生活中得到了广泛应用，如磁共振成像机器和电力传输。但它们必须冷却到极低的温度才能发挥作用，难以完全发挥潜力。因此，这需要能够在“非常高”的温度下（在这种情况下更接近室温）表现出超导电性而无需过冷条件的材料。
在期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences》上发表的一篇论文中，Adam Denchfield和UIC研究团队提出三种富有前景的新超导材料设计。在计算机仿真中，这些设计展现出实现极高温超导所需的一些特性。UIC物理学副教授Hyowon Park、物理学和化学教授Russell Hemley与物理学博士生Denchfield共同撰写了该论文。
几十年来，研究人员一直在寻找可以在更高温度下（如室温）实现超导性的材料，超导性是指电力无损传输。这将使超导体可用于先进的电网、更高效的电动机和更先进的磁悬浮列车。
2023年，一组研究人员发表了一篇备受争议的论文，其中介绍了一种含有稀土元素镥的超导材料，可以在接近环境温度和气压的条件下工作。这场争议促使Denchfield探索以往关于这种材料（称为稀土三氢化物）的文献。这些较早的研究表明，当材料冷却时，其电导率会发生非常奇怪的变化，这一点至今仍未被完全理解。Denchfield发现，镥原子与氢和氮结合的特殊排列，可以使材料表现出有趣的特性，包括高温超导性。他的研究最终促成了一篇关于富有前景的镥-氢-氮化合物的论文，以及符合超导性要求的实验结果。《纽约时报（New York Times）》对这项研究成果进行了报道。
但是，Denchfield并没有止步于此。他开始探索其他稀土氢化物组合和结构是否能发挥更好的作用，例如用钇和钪代替镥。为了尽可能提高超导温度，他找到了三种可以在仿真过程中产生所需特性的立方结构。
Denchfield表示：“基本上来说，我们提出了三种更加复杂的模板结构，我们希望其他人能够接受并进行干扰，插入和使用不同的元素。我认为此次发表的是一篇探索性的论文，这项工作有望激发人们探索全新类型结构，这些结构可能就是非常高温的超导体。”
该论文中描述的材料设计可达到超过200凯氏度数（大致相当于零下100华氏度）的临界温度，即超导性能出现的点。Denchfield表示，一些设计可以在环境压力和室温下实现超导目标。为了验证这些预测，新设计材料必须在实验室合成并进行测试。
Hemley表示：“Adam领导的这项新研究建立在我们团队以前的里程碑上：在另一种处于压力下的稀土氢化物中发现了第一个近室温超导体，然后在镥基材料中发现类似高温超导性的证据。我们致力于发现和创造未来可能彻底改变能源技术的新材料，新型相关材料具有不同的成分并富有前景，是我们努力的最新篇章。”
