爆炸性消息！-269℃→21℃！美科學家宣布突破“室溫超導”技術，顛覆物理學？

每經記者｜蔡鼎    每經編輯｜程鵬 蘭素英    

據美國雙周刊科學雜志ScienceNews，美國羅切斯特大學的物理學家Ranga Dias及其團隊日前在美國物理學會會議上宣布，他們已經創造出一種可在實際條件（practical conditions）下工作的超導體。

不過，由于該團隊于在2020年10月發表的一篇類似論文受到質疑，最終導致《自然》雜志撤稿，這表明該團隊的最新研究成果將面臨更為嚴格的審查。

21攝氏度條件下 新材料實現超導

許多材料都可以成為超導體，只要它們被冷卻到非常低的溫度，就能夠在沒有電阻的情況下傳輸電力。雖然有些超導體可在較高的條件下工作，但它們必須承受極大的壓力，這意味著它們無法在實際中應用。

ScienceNews報道截圖

美國羅切斯特大學的一個研究團隊表示，他們已經創造出了一種在室溫（room temperature）和相對較低壓力條件下工作的超導體。超導體在常規條件下工作，可能預示著一個高效率機器、超靈敏儀器和革命性電子產品的新時代即將到來。

羅切斯特大學的物理學家Ranga Dias在3月7日的美國物理學會會議上表示：“這預示著，對實際應用有用的新型材料已經出現。”

這種超導體是由氫、氮和镥組成的材料。Dias和他的同事們將這些元素混合在被稱為金剛石壓砧（diamond anvil cell）的裝置中。然后，他們改變了壓力，并測量了化合物中的電流阻力。

令人驚訝的是，在約21攝氏度的溫度條件下，這種材料似乎失去了任何對電流的阻力。不過，實現超導仍然需要10千巴的壓力，這大約是大氣層壓力的1萬倍。但這遠遠低于室溫超導體通常所需的數百萬個大氣壓。如果這項研究結果得到證實，這將使這種材料更有希望應用于現實世界。

該團隊類似論文曾遭《自然》撤稿

不過，該研究團隊的這項研究可能會面受到嚴格審查。

2020年10月15日，該團隊曾在《自然》雜志刊文，稱他們在260萬個大氣壓下，成功創造出了臨界溫度約為15℃的室溫超導材料，這也是人類首次實現室溫超導。該文章還成為當月《自然》封面文章，引起軒然大波，因為通常來說，超導現象離不開極低的溫度。

羅切斯特大學的物理學家Ranga Dias與Salamat等合著者一起，將一種碳氫硫混合物放入他們在兩個金剛石尖之間切好的微腔中，用激光激發樣品發生化學反應，并觀察到一個晶體形成。隨著他們不斷將實驗溫度降低，穿過材料的電流電阻降到了零，顯示該樣品已經具有超導性。隨后，他們開始增加壓強，發現這種轉變會在越來越高的溫度下出現。

然而，后來《自然》雜志的編輯不顧Dias及其合著者的反對，最終撤回了這篇論文，理由是研究人員在數據處理方面存在違規行為，這削弱了編輯們對這些研究結果的信心。

Dias所在團隊的論文于2022年9月26日被《自然》撤稿（圖片來源：《自然》雜志）

超導體是一種比常規導體更為優越的無損耗導電材料。現有的超導材料大都需要在極低溫下才能工作，這大大限制了它們的大規模應用。因此，找到一種室溫超導材料，是全世界物理學家長久以來的夢想。

《每日經濟新聞》記者注意到，距離人類首次發現超導現象已經有100多年了。早在1911年，荷蘭物理學家Heike Kamerlingh Onnes就已經發現，當溫度降低至4.2K（約-268.95℃）時，浸泡在液氨里的金屬汞的電阻會消失。

但直到1957年，才有了第一個真正能描述超導現象的理論——BCS理論。該理論由美國科學家John Bardeen、Leon Cooper和John Schrieffer基于“波粒二象性”建立。他們認為，金屬外層自由電子在有電壓時，會流經晶格點陣形成電流，但通常情況下，這種晶格點陣有缺陷，會因熱振動使電流產生阻礙。

1986年發現的銅氧化物超導體和2008年問世的鐵基超導體不斷掀起了人們對高溫超導體的研究熱潮，更多具備更高臨界溫度的超導體也隨著人們的實驗探究而陸續問世。

2015年，德國馬克斯·普朗克化學研究所實驗物理學家Mikhail Eremets及同事報告了第一個超導氫化物——氫和硫的混合物。一些理論物理學家認為，在混合物中添加第三種元素會帶來一個新的變量，能夠接近環境壓力或室溫。

中航證券在一份研報中指出，人們不斷追求在更高的臨界溫度(Tc)下實現材料的超導性，已實現更多的規模化應用可能。放眼未來，尋找能在較低壓力下大規模應用的室溫超導體是超導研究人員的心之所向。

記者|蔡鼎

編輯|程鵬 蘭素英 杜波

校對|段煉

封面圖片來源：截圖

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