每經(jīng)記者 蔡鼎    每經(jīng)編輯 程鵬 蘭素英    

據(jù)美國(guó)雙周刊科學(xué)雜志ScienceNews，美國(guó)羅切斯特大學(xué)的物理學(xué)家Ranga Dias及其團(tuán)隊(duì)日前在美國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)議上宣布，他們已經(jīng)創(chuàng)造出一種可在實(shí)際條件（practical conditions）下工作的超導(dǎo)體。

不過(guò)，由于該團(tuán)隊(duì)于在2020年10月發(fā)表的一篇類似論文受到質(zhì)疑，最終導(dǎo)致《自然》雜志撤稿，這表明該團(tuán)隊(duì)的最新研究成果將面臨更為嚴(yán)格的審查。

21攝氏度條件下 新材料實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)

許多材料都可以成為超導(dǎo)體，只要它們被冷卻到非常低的溫度，就能夠在沒(méi)有電阻的情況下傳輸電力。雖然有些超導(dǎo)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(wú)法在實(shí)際中應(yīng)用。

ScienceNews報(bào)道截圖

美國(guó)羅切斯特大學(xué)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)表示，他們已經(jīng)創(chuàng)造出了一種在室溫（room temperature）和相對(duì)較低壓力條件下工作的超導(dǎo)體。超導(dǎo)體在常規(guī)條件下工作，可能預(yù)示著一個(gè)高效率機(jī)器、超靈敏儀器和革命性電子產(chǎn)品的新時(shí)代即將到來(lái)。

羅切斯特大學(xué)的物理學(xué)家Ranga Dias在3月7日的美國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)議上表示：“這預(yù)示著，對(duì)實(shí)際應(yīng)用有用的新型材料已經(jīng)出現(xiàn)。”

這種超導(dǎo)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(cè)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(duì)電流的阻力。不過(guò)，實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)仍然需要10千巴的壓力，這大約是大氣層壓力的1萬(wàn)倍。但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于室溫超導(dǎo)體通常所需的數(shù)百萬(wàn)個(gè)大氣壓。如果這項(xiàng)研究結(jié)果得到證實(shí)，這將使這種材料更有希望應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)世界。

該團(tuán)隊(duì)類似論文曾遭《自然》撤稿

不過(guò)，該研究團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究可能會(huì)面受到嚴(yán)格審查。

2020年10月15日，該團(tuán)隊(duì)曾在《自然》雜志刊文，稱他們?cè)?60萬(wàn)個(gè)大氣壓下，成功創(chuàng)造出了臨界溫度約為15℃的室溫超導(dǎo)材料，這也是人類首次實(shí)現(xiàn)室溫超導(dǎo)。該文章還成為當(dāng)月《自然》封面文章，引起軒然大波，因?yàn)橥ǔ?lái)說(shuō)，超導(dǎo)現(xiàn)象離不開(kāi)極低的溫度。

羅切斯特大學(xué)的物理學(xué)家Ranga Dias與Salamat等合著者一起，將一種碳?xì)淞蚧旌衔锓湃胨麄冊(cè)趦蓚€(gè)金剛石尖之間切好的微腔中，用激光激發(fā)樣品發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并觀察到一個(gè)晶體形成。隨著他們不斷將實(shí)驗(yàn)溫度降低，穿過(guò)材料的電流電阻降到了零，顯示該樣品已經(jīng)具有超導(dǎo)性。隨后，他們開(kāi)始增加壓強(qiáng)，發(fā)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變會(huì)在越來(lái)越高的溫度下出現(xiàn)。

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

Dias所在團(tuán)隊(duì)的論文于2022年9月26日被《自然》撤稿（圖片來(lái)源：《自然》雜志）

超導(dǎo)體是一種比常規(guī)導(dǎo)體更為優(yōu)越的無(wú)損耗導(dǎo)電材料?，F(xiàn)有的超導(dǎo)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(guī)模應(yīng)用。因此，找到一種室溫超導(dǎo)材料，是全世界物理學(xué)家長(zhǎng)久以來(lái)的夢(mèng)想。

《每日經(jīng)濟(jì)新聞》記者注意到，距離人類首次發(fā)現(xiàn)超導(dǎo)現(xiàn)象已經(jīng)有100多年了。早在1911年，荷蘭物理學(xué)家Heike Kamerlingh Onnes就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溫度降低至4.2K（約-268.95℃）時(shí)，浸泡在液氨里的金屬汞的電阻會(huì)消失。

但直到1957年，才有了第一個(gè)真正能描述超導(dǎo)現(xiàn)象的理論——BCS理論。該理論由美國(guó)科學(xué)家John Bardeen、Leon Cooper和John Schrieffer基于“波粒二象性”建立。他們認(rèn)為，金屬外層自由電子在有電壓時(shí)，會(huì)流經(jīng)晶格點(diǎn)陣形成電流，但通常情況下，這種晶格點(diǎn)陣有缺陷，會(huì)因熱振動(dòng)使電流產(chǎn)生阻礙。

1986年發(fā)現(xiàn)的銅氧化物超導(dǎo)體和2008年問(wèn)世的鐵基超導(dǎo)體不斷掀起了人們對(duì)高溫超導(dǎo)體的研究熱潮，更多具備更高臨界溫度的超導(dǎo)體也隨著人們的實(shí)驗(yàn)探究而陸續(xù)問(wèn)世。

2015年，德國(guó)馬克斯·普朗克化學(xué)研究所實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家Mikhail Eremets及同事報(bào)告了第一個(gè)超導(dǎo)氫化物——氫和硫的混合物。一些理論物理學(xué)家認(rèn)為，在混合物中添加第三種元素會(huì)帶來(lái)一個(gè)新的變量，能夠接近環(huán)境壓力或室溫。

中航證券在一份研報(bào)中指出，人們不斷追求在更高的臨界溫度(Tc)下實(shí)現(xiàn)材料的超導(dǎo)性，已實(shí)現(xiàn)更多的規(guī)?；瘧?yīng)用可能。放眼未來(lái)，尋找能在較低壓力下大規(guī)模應(yīng)用的室溫超導(dǎo)體是超導(dǎo)研究人員的心之所向。

記者|蔡鼎

編輯|程鵬 蘭素英 杜波

校對(duì)|段煉

封面圖片來(lái)源：截圖

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