這幾天，在室溫條件下實現(xiàn)超導(dǎo)的消息引發(fā)全球關(guān)注和熱議。事情的起源是，3月8日，《自然》雜志刊登了美國羅徹斯特大學(xué)迪亞斯團(tuán)隊的一篇論文，講的是該團(tuán)隊合成了一種“镥－氫－氮”的三元化合物，能在近常壓和室溫條件下實現(xiàn)超導(dǎo)。2天的時間里，圍繞這一成果的消息和解讀在各大媒體和社交平臺實現(xiàn)刷屏式“討論”。

迪亞斯報告現(xiàn)場（圖源網(wǎng)絡(luò)）

圖片來源：羅徹斯特大學(xué)官網(wǎng)

【資料圖】

什么是超導(dǎo)？

超導(dǎo)是導(dǎo)體在某一溫度下，電阻為零的狀態(tài)。1911年，荷蘭物理學(xué)家昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度降低至約-268℃時，汞的電阻降為了0。超導(dǎo)的大門由此被打開。汞成為人類發(fā)現(xiàn)的第一個超導(dǎo)體。

1933年，德國物理學(xué)家邁斯納在對進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)的錫或鉛金屬球做磁場分布測量時發(fā)現(xiàn)，當(dāng)材料進(jìn)入超導(dǎo)態(tài)后，其內(nèi)部的磁場會迅速被排出體外，磁場只在超導(dǎo)體外部存在，超導(dǎo)體展現(xiàn)出完全抗磁性。這就意味著，除了零電阻的特性，超導(dǎo)體還有完全抗磁性的特征。

此后100多年的時間里，數(shù)以千計的超導(dǎo)材料不斷被發(fā)現(xiàn)，包括單質(zhì)金屬、合金、過渡金屬硫族化物/磷族化物等。但這些材料實現(xiàn)超導(dǎo)的前提條件是極冷的溫度或超高壓力，這就意味著這些實驗材料無法用于長期、常規(guī)的應(yīng)用。所以，尋找近環(huán)境條件下（室溫、常壓）的超導(dǎo)材料一直是超導(dǎo)領(lǐng)域的夢想。

超導(dǎo)有哪些應(yīng)用？

盡管超導(dǎo)材料有成千上萬種，但真正實用化的超導(dǎo)材料并不多，主要分為低溫超導(dǎo)、高溫超導(dǎo)。

早期，超導(dǎo)體被廣泛使用在強磁體、超導(dǎo)量子計算機(jī)、高靈敏探測器等諸多重要領(lǐng)域。如今，超導(dǎo)已經(jīng)走進(jìn)我們的生活，如高溫超導(dǎo)濾波器已被應(yīng)用于手機(jī)和衛(wèi)星通訊，并明顯改善了通信質(zhì)量；超導(dǎo)量子干涉器件（SQUID）裝備在醫(yī)療設(shè)備上使用，則加強了對人體心腦探測檢查的精確度和靈敏度；世界上首個超導(dǎo)示范變電站也已在我國投入電網(wǎng)使用……

不僅如此，超導(dǎo)技術(shù)的應(yīng)用范圍十分廣闊，在輸電、電機(jī)、交通運輸、航天、微電子、電子計算機(jī)、通信、核物理、新能源、生物工程、醫(yī)療以及軍事裝備等領(lǐng)域，都已展現(xiàn)出燦爛奪目的前景。

學(xué)界怎么看？

中科院物理所研究員中科院物理所研究員羅會仟撰文表示，對物理學(xué)家而言，室溫是有明確定義的，即300K，約相當(dāng)于27℃。該論文的關(guān)鍵結(jié)果是碳-硫-氫（C-S-H）三元體系在267GPa左右可以實現(xiàn)288K左右的超導(dǎo)電性，對應(yīng)溫度為15℃。超導(dǎo)材料的Tc(臨界溫度)，被首次突破到0℃以上，盡管距離室溫300K還有一步之遙，論文的題目已經(jīng)大大方方用了“室溫超導(dǎo)”字樣。

上海市高溫超導(dǎo)重點實驗室主任、上海大學(xué)教授蔡傳兵認(rèn)為，迪亞斯這次的研究成果有兩個亮點，第一是把原來所需的極端高壓267GPa變成了一個相對低的壓力1GPa。第二個亮點是，這次迪亞斯采用了一個新的元素組合，引入了稀土金屬——镥元素（Lu，Lutetium），合成了三元氫化物（N-Lu-H），和他以前采用的碳硫氫化物不同。這次迪亞斯展示出的研究成果有一定可靠性，但室溫超導(dǎo)所需的1GPa壓力仍屬于高壓范疇，距離實際應(yīng)用仍非常遙遠(yuǎn)。

上海交大教授洪智勇認(rèn)為，迪亞斯教授最新的實驗結(jié)果，即便數(shù)據(jù)驗證為真實的，也不可能做成實用化導(dǎo)線。“雖然最新的實驗把超高壓強從200多萬個大氣壓降到了1萬個大氣壓，但在地表大范圍、長距離地實現(xiàn)高溫超導(dǎo)（-196℃以上），比實現(xiàn)1萬倍大氣壓更容易、更便宜。”

中科院物理所在微信公眾號文章中表示，從文章來看，這項工作無疑是突破性的，相關(guān)證據(jù)也很充足，如果能重復(fù)出來，搞不好未來能發(fā)諾獎。但物理學(xué)的研究終究不是一家之言，任何科學(xué)研究都應(yīng)該經(jīng)得起驗證，這個也不例外，這項工作勢必要經(jīng)過行業(yè)內(nèi)各個研究組的重復(fù)，如果經(jīng)過多次重復(fù)之后，確定該結(jié)果的正確性，那將是劃時代的工作。我們今年諾獎預(yù)測也就有底氣了。

南京大學(xué)物理學(xué)教授劉俊明表示，目前，高壓下超導(dǎo)溫度提高的物理圖像是很清楚的，因為BCS理論就在那里。只要其他課題組能夠重復(fù)，就是巨大成果。這篇文章去年4月份就送審《自然》了，能夠發(fā)表出來，說明作者、編輯和審稿人都有一定的信心。畢竟，Dias博士已經(jīng)吃過一次虧，這一次不應(yīng)該還是故態(tài)重來。但曾經(jīng)質(zhì)疑過Ranga Dias團(tuán)隊成果的Hirsch教授，也是國際知名的氫化物超導(dǎo)電性專家。他的質(zhì)疑應(yīng)該是定量意義上的，似乎也有可信度。且看這一次Dias和Hirsch誰對誰錯。無論如何，這一事件應(yīng)該會給物理學(xué)史添上不錯的一筆，一定意義上呈現(xiàn)了自然科學(xué)的魅力所在。

伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校的材料化學(xué)家羅素·赫姆利說：“這是一項出色的研究。就超導(dǎo)性的證據(jù)而言，所提供的數(shù)據(jù)是非常有力的?！?/p>

國內(nèi)超導(dǎo)研究進(jìn)展如何？

羅會仟在接受媒體采訪時表示，目前國內(nèi)超導(dǎo)領(lǐng)域的研究，其中重要的一方面是對于新超導(dǎo)材料的探索，最早可追溯至1960-1970年代。

1980年代，在瑞士科學(xué)家發(fā)現(xiàn)銅氧化物高溫超導(dǎo)現(xiàn)象后，在中科院物理所趙忠賢老師為代表的團(tuán)隊帶領(lǐng)下，很快發(fā)現(xiàn)了90 K（-183攝氏度）以上銅氧化物高溫超導(dǎo)現(xiàn)象。釔鋇銅氧化合物的轉(zhuǎn)變溫度達(dá)到了92 K，打破了液氮77 K（-196攝氏度）的溫度堡壘。

2008年3月，中科大陳仙輝研究組和中科院物理所王楠林研究組同時在鐵基中觀測到了43K和41K的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度，突破了麥克米蘭極限，證明了鐵基超導(dǎo)體是高溫超導(dǎo)體。緊接著，中國科學(xué)家團(tuán)隊不僅率先使轉(zhuǎn)變溫度突破了50K，并發(fā)現(xiàn)了一系列50K以上的超導(dǎo)體，也創(chuàng)造了55K的鐵基超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變溫度紀(jì)錄，被國際物理學(xué)界公認(rèn)為第二個高溫超導(dǎo)家族。

羅會仟表示，中國在超導(dǎo)的一些研究方向上，目前已經(jīng)做到了世界領(lǐng)先水平。趙忠賢院士帶領(lǐng)團(tuán)隊將鐵基超導(dǎo)體的臨界溫度提高到了55K，推動中國高溫超導(dǎo)研究走在世界最前沿。 （光明網(wǎng)記者宋雅娟，綜合整理自中科院物理所、騰訊新聞、界面新聞等）