美國研究團隊宣稱突破常溫超導技術，或不宜過度解讀

美國太平洋時間3月7日，紐約羅徹斯特大學的Ranga Dias及其團隊在拉斯維加斯舉行的美國物理學會會議上宣布：在室溫超導領域取得重大突破。

在主題為《常溫近常壓條件下氫化物超導特性》的報告中，Dias團隊通過使用由氫、氮和鑥制成的新材料，在1GPa壓強條件和294K（即21攝氏度）的常溫條件下觀察到該材料的超導特性。

此次實現常溫超導的三元鑥氮氫體系材料。圖源：youtube

其中1GPa的壓強條件相當於約1萬倍大氣壓強，與此前類似研究實現常溫超導特性所需的近200萬倍相比已有巨大突破，與工程材料之中超高強度鋼的屈服強度屬同壹數量級。

Dias團隊因此宣稱他們已經創造出壹種可以在室溫以及較低壓力條件下工作的超導體，並表示“這是可用於實際工程應用的新材料開端”。

自從以電氣時代為代表的第二次工業革命爆發以來，與電力息息相關的電阻帶來的能量損耗變得愈發重要。導體沒有了電阻，電流就可以形成強大的電流，從而產生超強磁場。其應用廣泛存在於電力、通信電纜，磁懸浮運輸，儲能等。

1908年荷蘭物理學家昂內斯在制取液氦成功之後，成功將汞降溫至4.15K（即零下269攝氏度）並發現超低溫下汞材料的電阻降低為零。昂內斯將該現象稱為超導現象，並因此獲得1913年諾貝爾物理學獎。20年後德國物理學家邁斯納進壹步發現超導現象除了具備零電阻特性之外，還呈現出內部磁場完全為零的完全抗磁性，即邁斯納效應。

超導現象的兩大特性也意味著超導體在以超高壓輸電為代表的能源傳輸、核磁共振成像以及以托卡馬克核聚變裝置和粒子對撞機為代表的高能物理實驗領域均有重大應用價值。

不過在現實中，超導材料又受到臨界參量和材料制作的工藝等因素的制約。

長期以來，極低溫壹直是阻礙超導材料在工程領域得到大規模運用的主要因素。直至上世紀下半葉，超導的上限溫度（即超導臨界溫度）壹直被認為不會超過30K（即零下243攝氏度）。壹般認為，能夠在液氮沸點77K（即零下196攝氏度）以上實現超導特性的材料均被稱為高溫超導體。

1986年繼德國科學家貝德諾爾茨通過使用陶瓷金屬氧化物材料首次突破該上限之後，各國圍繞著提高超導臨界溫度的科學競賽就未曾停止過。尤其是美國和日本為代表的科學團隊，分別在鐵基和銅基超導體領域不斷刷新超導臨界溫度。

2015年起，硫化氫在近百萬大氣壓強的極高壓條件下也會發生超導相變改變了這場事關超導臨界溫度競賽的科研方向。

此次發表重大突破的羅徹斯特大學Ranga Dias和美國阿貢國家實驗室的Ma誒誒ury Somayazulu於數年前先後宣布通過碳質硫化氫和十氫化鑭分別在260萬和190萬個大氣壓強下實現了288K和260K（即15攝氏度和零下13攝氏度）的超導臨界溫度新紀錄。

此後Dias團隊通過向硫化氫材料之中添加其他元素以期進壹步提高超導臨界溫度，在經歷過添加釔元素無功而返之後，此次取得突破的關鍵則在於結合了鑥元素的三元鑥氮氫體系的使用。

公開資料顯示，Dias先後畢業於斯裏蘭卡的科倫坡大學以及美國華盛頓州立大學，現任羅徹斯特大學機械工程與物理的助教。他的團隊過去四年來在超導材料上的不斷嘗試，也意味著此次進入公眾視野的突破本質上仍是漸進性的科研創新，不宜過度解讀。

尤其是去年10月Dias團隊同樣在《自然》雜誌上發表論文，並宣稱將超導臨界溫度提升至15攝氏度，最終該論文因數據處理不合規被《自然》雜誌撤稿。

美國太平洋時間3月7日，紐約羅徹斯特大學的Ranga Dias及其團隊在拉斯維加斯舉行的美國物理學會會議上宣布：在室溫超導領域取得重大突破。

在主題為《常溫近常壓條件下氫化物超導特性》的報告中，Dias團隊通過使用由氫、氮和鑥制成的新材料，在1GPa壓強條件和294K（即21攝氏度）的常溫條件下觀察到該材料的超導特性。

其中1GPa的壓強條件相當於約1萬倍大氣壓強，與此前類似研究實現常溫超導特性所需的近200萬倍相比已有巨大突破，與工程材料之中超高強度鋼的屈服強度屬同壹數量級。

Dias團隊因此宣稱他們已經創造出壹種可以在室溫以及較低壓力條件下工作的超導體，並表示“這是可用於實際工程應用的新材料開端”。

自從以電氣時代為代表的第二次工業革命爆發以來，與電力息息相關的電阻帶來的能量損耗變得愈發重要。導體沒有了電阻，電流就可以形成強大的電流，從而產生超強磁場。其應用廣泛存在於電力、通信電纜，磁懸浮運輸，儲能等。

1908年荷蘭物理學家昂內斯在制取液氦成功之後，成功將汞降溫至4.15K（即零下269攝氏度）並發現超低溫下汞材料的電阻降低為零。昂內斯將該現象稱為超導現象，並因此獲得1913年諾貝爾物理學獎。20年後德國物理學家邁斯納進壹步發現超導現象除了具備零電阻特性之外，還呈現出內部磁場完全為零的完全抗磁性，即邁斯納效應。

超導現象的兩大特性也意味著超導體在以超高壓輸電為代表的能源傳輸、核磁共振成像以及以托卡馬克核聚變裝置和粒子對撞機為代表的高能物理實驗領域均有重大應用價值。

不過在現實中，超導材料又受到臨界參量和材料制作的工藝等因素的制約。

長期以來，極低溫壹直是阻礙超導材料在工程領域得到大規模運用的主要因素。直至上世紀下半葉，超導的上限溫度（即超導臨界溫度）壹直被認為不會超過30K（即零下243攝氏度）。壹般認為，能夠在液氮沸點77K（即零下196攝氏度）以上實現超導特性的材料均被稱為高溫超導體。

1986年繼德國科學家貝德諾爾茨通過使用陶瓷金屬氧化物材料首次突破該上限之後，各國圍繞著提高超導臨界溫度的科學競賽就未曾停止過。尤其是美國和日本為代表的科學團隊，分別在鐵基和銅基超導體領域不斷刷新超導臨界溫度。

2015年起，硫化氫在近百萬大氣壓強的極高壓條件下也會發生超導相變改變了這場事關超導臨界溫度競賽的科研方向。

此次發表重大突破的羅徹斯特大學Ranga Dias和美國阿貢國家實驗室的Ma誒誒ury Somayazulu於數年前先後宣布通過碳質硫化氫和十氫化鑭分別在260萬和190萬個大氣壓強下實現了288K和260K（即15攝氏度和零下13攝氏度）的超導臨界溫度新紀錄。

此後Dias團隊通過向硫化氫材料之中添加其他元素以期進壹步提高超導臨界溫度，在經歷過添加釔元素無功而返之後，此次取得突破的關鍵則在於結合了鑥元素的三元鑥氮氫體系的使用。

公開資料顯示，Dias先後畢業於斯裏蘭卡的科倫坡大學以及美國華盛頓州立大學，現任羅徹斯特大學機械工程與物理的助教。他的團隊過去四年來在超導材料上的不斷嘗試，也意味著此次進入公眾視野的突破本質上仍是漸進性的科研創新，不宜過度解讀。

尤其是去年10月Dias團隊同樣在《自然》雜誌上發表論文，並宣稱將超導臨界溫度提升至15攝氏度，最終該論文因數據處理不合規被《自然》雜誌撤稿。

來源：界面新聞