室温超导,“镥-氢-氮”三元材料中的镥是什么
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文| 聞靜
制作| 《科學焦點》編輯部
近日,美國羅切斯特大學助理教授 Ranga P. Dias 宣布在 1 萬個大氣壓下實現了“镥-氫-氮”三元材料的室溫超導。消息一出,引發熱議。
隨后,Ranga P. Dias 所在團隊關于該項研究的成果正式發布在《自然》(Nature)上。論文展示了較完整地實驗數據,且 Ranga P. Dias 稱論文經歷了 5 輪審稿。但是考慮到作者的學術履歷,學術圈對此研究的結果褒貶不一。
目前超導體研究的難點就是溫度。對某些材料來說,在低溫狀態下可以很好地實現超導狀態。常溫超導一方面可以減少制冷成本,一方面可以避免超導體導電后因受熱而性質不穩定的情況。
且 Ranga P. Dias 的實驗條件是 1 萬個大氣壓。對動輒好幾百萬個大氣壓的超導體實驗來說,這也是值得關注的信息。
如果這項研究成果得到其他科研團隊的驗證,并被證明具有經濟價值,最終投入到工業生產中,整個成果轉化的過程也是相當漫長的。
對普通吃瓜群眾來說,與其用“千瘡百孔”的物理學知識基礎去思索一個在最近十幾二十年都不會對我們的生活造成影響的一件事,不如趁此機會學習一個難度適中的知識點。下面就來認識一下這種超導體材料中的“镥”。
镥是什么?
镥(Lu),英文為 Lutetium。原子序數為 71,屬于鑭系元素。在地球上的儲量極少,因此非常昂貴。
镥為銀白色金屬,質軟,但在稀土元素中硬度和致密度較高;熔點 1663℃,沸點 3395℃,密度 9.8404。
镥金屬的光澤介于銀和鐵之間。
雜質含量對镥的性質影響很大,因此不同文獻中對其物理性質的描述差異明顯。
天然存在的同位素有:175Lu 和半衰期為 2.1×10^10 年的 β 發射體 176Lu。
镥在空氣中比較穩定。溶于稀酸,能與水緩慢作用。
鹽類無色,氧化物為白色。
镥是怎么被發現的?
镥是 1907 年法國化學家烏爾班(G.Urbain)從鐿中分離出來的。镥的拉丁名稱來自法國巴黎的古名,也就是烏爾班的出生地。
镥要怎么獲得?
現在工業上,镥可由氟化镥 LuF3·2H2O 用鈣還原而制得。
镥有什么用?
镥主要用于研究工作,其它用途很少。
最主要的用途是用做石油裂化、烷基化、氫化和聚合反應的催化劑。
镥可以用于制造某些特殊合金,如用于中子活化分析的镥鋁合金。
在一些激光晶體如釔鋁石榴石、四硼酸鋁釔釹中摻雜镥,可以改善其激光性能和光學均勻性。
鉭酸镥可以用作 X 射線熒光粉的材料。
人工合成的放射性核素 177Lu 可以用于腫瘤的放射性治療。
镥可以作為磁泡儲存器的原料。
镥在電致變色顯示和低維分子半導體中具有潛在的用途。
镥有毒嗎?
類似于其他稀土金屬,镥被認為具有低程度的毒性,但它的化合物應小心處理。
例如,氟镥易刺激皮膚,吸入很危險;硝酸镥也是危險化合物,可能會發生爆炸和燃燒;氧化物镥粉末是有毒物質,如果經吸入或食入會很危險。
可溶性镥鹽具有溫和毒性,但溶解度較低。
镥會被人體攝入嗎?
镥被認為沒有生物學作用,但人們發現人體中也存在镥,主要集中在骨骼中,且對肝臟和腎臟有較小程度的影響。
人體每年大約會攝入幾微克镥,都來自一些植物。
雖然人體會攝入少量镥,但由于自然界普通環境下镥含量極低,一般不用對其攝入量進行限制。
總結
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