電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/黃山明）近日，美國物理學會（APS）網(wǎng)站消息顯示，紐約羅切斯特大學的物理學家Ranga Dias在拉斯維加斯舉辦了題為“靜態(tài)超導實驗”的報告會議。會議中該團隊宣布，他們已經(jīng)創(chuàng)造出一種可在實際條件（practical conditions）下工作的超導體。

超導體是指在特定溫度以下，電阻為零的導體，零電阻和完全抗磁性是超導體的兩個重要特性。如果能夠在室溫狀態(tài)下實現(xiàn)超導體，那將意味著電子產(chǎn)品的巨大變革，如電腦性能提升上百倍，家庭用電量降低，但燈光卻更亮，電動汽車跑的更快，電器使用更加便利。

美國實驗室宣稱發(fā)現(xiàn)室溫超導體

導體都有電阻，這在過去已經(jīng)是公認的事實。然而在對導體進行深入研究時發(fā)現(xiàn)，當溫度降至極低的情況下，導體的電阻便會突然消失，這種現(xiàn)象被稱為超導現(xiàn)象，而實現(xiàn)超導現(xiàn)象的物體便是超導體。

在實驗過程中，如果導體電阻的測量值低于10-25Ω，便可以認為該物體的電阻為零。但大多數(shù)物質(zhì)只有達到某個超低溫才會出現(xiàn)這一狀態(tài)。超導體電阻轉(zhuǎn)變?yōu)榱愕臏囟?，被稱為超導臨界溫度，因此超導材料可以分為低溫超導體和高溫超導體。這里的高溫指的是相對于絕對零度而言，溫度大于-200℃，但也遠遠低于0℃。

通常情況下，由于導體的電阻固定，電流和電壓成正比，這便是歐姆定律。然而，隨著超導體的出現(xiàn)，導致其電阻幾乎為零，根據(jù)歐姆定律，意味著電流和電壓可以達到無限大。換而言之，超導體可以用于傳輸巨量的電流，甚至實現(xiàn)百分之百的電流傳輸。

普通導體由于電阻的原因，通過電流時會產(chǎn)生熱量，意味著電流在對導體做功，這樣在長距離輸電時，損耗極大。超導材料由于幾乎沒有電阻，因此能夠使電流自由地在導體內(nèi)傳輸，理論上使用超導體，可以讓電流完整的從電廠傳輸?shù)綌?shù)萬公里之外的城市。

但問題在于，常溫條件下，幾乎沒有任何物質(zhì)的電阻為零，超導材料也是導體在超低溫環(huán)境下才會出現(xiàn)的特殊現(xiàn)象。想要實際應用超導體，則需要讓導體在常溫條件下也顯現(xiàn)出超導現(xiàn)象。

此次美國的Dias團隊便表示，其開發(fā)的新材料可以在更寬松的環(huán)境條件下表現(xiàn)出超導性。據(jù)美國媒體報道，Dias團隊在最新的實驗中研發(fā)出了一款由氫、氮和镥制成的材料，并宣稱該材料可以在約21℃的溫度以及10Kbar的壓力下便能進入超導狀態(tài)。

如果該材料為真，意味著距離超導體在室溫狀態(tài)下的使用又邁進了一大步。當然，即便目前的這款材料被證實可以在常溫下實現(xiàn)超導現(xiàn)象，但想要做到也不容易，10Kbar的壓力也不容小覷。

舉個例子，目前我們用來切割鋼材、金屬器件的水刀，壓力通常在100bar左右，而10Kbar是這種水刀壓力的100倍，相當于在10萬米深水下的壓力。當然，這種壓力已經(jīng)遠遠低于其他室溫超導體所需要的數(shù)兆bar。Dias表示，這是可用于實際應用的新型材料的開端。

同時，對于這次的材料Dias團隊很有信心，在其接受媒體采訪時表示，這項工作已經(jīng)在羅徹斯特大學實驗室和其它實驗室重復過好幾次，并有第三方觀察和獨立的工作驗證，并且論文已經(jīng)過同行審議，符合該出版物的嚴格標準。不過Dias也提到，要將室溫超導材料的發(fā)現(xiàn)應用到任何規(guī)模的現(xiàn)實世界中，還需要數(shù)年的艱苦工作。

讓子彈再飛一會兒

或許對于大多數(shù)人而言，對Ranga Dias并不熟悉，但在業(yè)內(nèi)，也算是聲名遠播了，但可能不是什么好的名聲。早在2017年，Ranga Dias還在哈佛攻讀博士學位期間，便號稱首次在實驗室中獲得金屬氫。

1935年科學家首次預測用足夠的壓力擠壓，氫就呈現(xiàn)出導電性這種金屬態(tài)特征以來，在實驗室里制備金屬氫一直被譽為高壓物理學的“圣杯”。Ranga Dias團隊使用了一種“摻雜”了氬原子的氫化合物Ar（H2）2，該化合物常用于建立一種“預壓縮”形態(tài)并促進金屬氫的形成。但在其他業(yè)者復現(xiàn)時發(fā)現(xiàn)，在360GPa下，純氫和摻雜氬原子的氫都沒有變金屬。

正當業(yè)界呼吁哈佛大學做進一步驗證性實驗時，Dias卻表示驗證性實驗可能會破壞他們寶貴的樣本。更離奇的是就在Ranga Dias論文發(fā)布后不到一個月，該團隊便對外宣稱，因操作失誤，樣本消失了。

到2020年，來到羅徹斯特大學的Ranga Dias團隊又在Nature上發(fā)文，聲稱在267Gpa的高壓下，在碳氫硫化合物中實現(xiàn)了15℃的情況下出現(xiàn)超導現(xiàn)象。但這一發(fā)現(xiàn)備受質(zhì)疑，其他科學團隊課題組無法復現(xiàn)Ranga Dias團隊近室溫超導的實驗，在這種強烈的質(zhì)疑下，Nature最終于2022年9月26日將其撤稿。

而今時隔僅六個月，Ranga Dias便號稱突破了室溫超導技術(shù)，雖然技術(shù)上的突破值得欣喜，但鑒于Dias團隊的“前科”，對于該材料的真實性還需要謹慎驗證。

同時有內(nèi)業(yè)人士透露，此次根據(jù)現(xiàn)場所公布出來的超導材料的超導性用的是比較公認的磁化率數(shù)據(jù)通常情況下，用數(shù)據(jù)減去消除噪音后的數(shù)據(jù)，得出的就是被消除掉的噪聲數(shù)據(jù)，但噪聲基本無規(guī)律，因此數(shù)據(jù)結(jié)果也應該是無規(guī)律的。

此前被Nature所撤稿的原因便是由于其測試的噪聲數(shù)據(jù)非常有規(guī)律，噪聲點間距幾乎全部呈現(xiàn)為0.16555的整數(shù)倍，因此被懷疑利用噪聲數(shù)據(jù)作假。

但此次公布出來的超導性曲線圖非常有規(guī)律，并且曲線非常平滑。相當于用外部設(shè)置了加力磁場的單擺做出了無衰減擺動實驗，便聲稱做出了永動機一樣。

不過Dias在接受媒體采訪時回應稱，團隊已經(jīng)重新提交了2020年的論文供Nature雜志再次審議，因為Nature雜志編輯當時提出的問題對實驗數(shù)據(jù)的質(zhì)量或團隊得出的結(jié)論沒有影響。

而常溫超導體的實現(xiàn)，將極大改變?nèi)藗兪褂?、存儲和運輸能源的方式，比如超導體可以應用在量子計算機中，幫助其實現(xiàn)更高的性能表現(xiàn)，只需要將普通芯片替換成超導體材料制作的芯片，便能夠?qū)崿F(xiàn)量子計算機。利用其磁懸浮特性，利用在機械研發(fā)上，可以讓機械的制動效率和速度大大增加等。

當然，這一切都需要建立在室溫超導體材料的確為真的前提下，在Ranga Dias團隊已經(jīng)公開論文以及發(fā)布了實驗過程之后，相信在全球科學團隊的驗證后，很快便能夠知道結(jié)果是什么。

寫在最后

超導技術(shù)出現(xiàn)至今已有數(shù)十年的歷史，但這種技術(shù)卻依舊只存在于實驗室當中。這種20世紀物理學的重要成就，到了21世紀卻仍然遲遲無法實現(xiàn)商用化，而超導體也被成為凝聚態(tài)物理的圣杯，被眾多科學家競相追逐。

而今，美國Ranga Dias宣布實現(xiàn)了室溫狀態(tài)下的超導體，盡管這個團隊有種種“前科”，不過作為普羅大眾的一員，還是由衷希望此次的常溫超導體能夠復現(xiàn)，畢竟對于人類社會而言，超導體的商用化將極大促進科技的進步。不過科學畢竟是嚴謹?shù)模妥屛覀冹o待全球各大實驗組的驗證結(jié)果吧。