室温超导，“镥-氢-氮”三元材料中的镥是什么

本文来自微信公众号：SF 中文 （ID：kexuejiaodian），作者：SF

文 | 闻静

制作 | 《科学焦点》编辑部

近日，美国罗切斯特大学助理教授 Ranga P. Dias 宣布在 1 万个大气压下实现了"镥-氢-氮"三元材料的室温超导。消息一出，引发热议。

随后，Ranga P. Dias 所在团队关于该项研究的成果正式发布在《自然》（Nature）上。论文展示了较完整地实验数据，且 Ranga P. Dias 称论文经历了 5 轮审稿。但是考虑到作者的学术履历，学术圈对此研究的结果褒贬不一。

目前超导体研究的难点就是温度。对某些材料来说，在低温状态下可以很好地实现超导状态。常温超导一方面可以减少制冷成本，一方面可以避免超导体导电后因受热而性质不稳定的情况。

且 Ranga P. Dias 的实验条件是 1 万个大气压。对动辄好几百万个大气压的超导体实验来说，这也是值得关注的信息。

如果这项研究成果得到其他科研团队的验证，并被证明具有经济价值，最终投入到工业生产中，整个成果转化的过程也是相当漫长的。

对普通吃瓜群众来说，与其用"千疮百孔"的物理学知识基础去思索一个在最近十几二十年都不会对我们的生活造成影响的一件事，不如趁此机会学习一个难度适中的知识点。下面就来认识一下这种超导体材料中的"镥"。

镥是什么？

镥（Lu），英文为 Lutetium。原子序数为 71，属于镧系元素。在地球上的储量极少，因此非常昂贵。

镥为银白色金属，质软，但在稀土元素中硬度和致密度较高；熔点 1663℃，沸点 3395℃，密度 9.8404。

镥金属的光泽介于银和铁之间。

杂质含量对镥的性质影响很大，因此不同文献中对其物理性质的描述差异明显。

天然存在的同位素有：¹⁷⁵Lu 和半衰期为 2.1×10^10 年的 β 发射体 ¹⁷⁶Lu。

镥在空气中比较稳定。溶于稀酸，能与水缓慢作用。

盐类无色，氧化物为白色。

镥是怎么被发现的？

镥是 1907 年法国化学家乌尔班（G.Urbain）从镱中分离出来的。镥的拉丁名称来自法国巴黎的古名，也就是乌尔班的出生地。

镥要怎么获得？

现在工业上，镥可由氟化镥 LuF₃·2H₂O 用钙还原而制得。

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、氢化和聚合反应的催化剂。

镥可以用于制造某些特殊合金，如用于中子活化分析的镥铝合金。

在一些激光晶体如钇铝石榴石、四硼酸铝钇钕中掺杂镥，可以改善其激光性能和光学均匀性。

钽酸镥可以用作 X 射线荧光粉的材料。

人工合成的放射性核素 ¹⁷⁷Lu 可以用于肿瘤的放射性治疗。

镥可以作为磁泡储存器的原料。

镥在电致变色显示和低维分子半导体中具有潜在的用途。

镥有毒吗？

类似于其他稀土金属，镥被认为具有低程度的毒性，但它的化合物应小心处理。

例如，氟镥易刺激皮肤，吸入很危险；硝酸镥也是危险化合物，可能会发生爆炸和燃烧；氧化物镥粉末是有毒物质，如果经吸入或食入会很危险。

可溶性镥盐具有温和毒性，但溶解度较低。

镥会被人体摄入吗？

镥被认为没有生物学作用，但人们发现人体中也存在镥，主要集中在骨骼中，且对肝脏和肾脏有较小程度的影响。

人体每年大约会摄入几微克镥，都来自一些植物。

虽然人体会摄入少量镥，但由于自然界普通环境下镥含量极低，一般不用对其摄入量进行限制。