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近日，美国哈佛大学的研究人员在最新一期《自然》杂志上发表了一篇重要论文，介绍了他们开发的一种新型基础工具，该工具能够精准测量超导体的电磁特性。这项创新的关键在于，研究人员创造性地将量子传感器集成到了标准的压力感应设备中，从而能够直接观测到加压材料在电和磁性质上的变化。

       长期以来，氢在极端压力下的表现一直备受关注。理论预测，在高达100多万个大气压的压力下，这种通常呈气态的元素可能会转变为金属，甚至可能展现出超导性。超导氢化物的研究对于超导体的实际应用，如悬浮列车和粒子探测器等，具有重要意义。然而，对这类材料的研究和准确测量一直面临着重重困难。

       科学家用高压制备出金属氢

       哈佛大学的研究团队针对这一挑战，开发了一种新型工具，不仅能够测量氢化物超导体在高压下的行为，还能对其内部状态进行成像。这一突破性的技术克服了传统方法在测量超导性时的局限性，为超导研究开辟了新的道路。

       传统的极端压力研究方法依赖于金刚石压砧仪器，该仪器通过在两个金刚石界面之间挤压少量材料来施加压力。为了检测材料是否达到超导状态，研究人员通常需要观察两个关键特征：电阻降至零，以及对附近磁场的排斥作用（迈纳斯效应）。然而，这种方法在实际操作中很难同时观察到这两个特征。

       为了解决这个问题，哈佛大学的研究人员提出了一种创新的解决方案：他们将一种薄薄的量子传感器直接集成到金刚石压砧的表面。这种传感器利用金刚石原子晶格中自然产生的缺陷，被称为氮空位中心。当样品被加压并进入超导区域时，这些量子传感器能够对腔内的区域进行成像。

       为了验证这一技术的有效性，研究团队选择了氢化铈作为研究对象。氢化铈是一种已知在大约100万个大气压下可成为超导体的材料。通过使用新开发的工具，研究人员成功地对氢化铈的超导性质进行了精确测量和成像。

       这一创新技术的成功应用，不仅有助于科学家发现新的超导氢化物，还将为现有超导材料的研究提供更为便捷的手段。未来，随着这一技术的进一步发展和完善，我们有望见证超导材料在更多领域的应用，从而推动科技进步和社会发展。