“室内超导体”究竟是个啥?

最近，“室内超导体”一词在网上引起了热议，引起了国内外网友的广泛讨论。这是什么情况？

3月9日，罗彻斯特大学 Dias小组宣布，他们在近大气条件下，发现了一种由氢、氮、氦等三种元素构成的新型室温超导体，有望在10kbar（1 GPa,10,000个大气压力）下，达到294 K （约21摄氏度）的温度。

为什么“室内超导体”有什么用?以至于会引起这么大的轰动？接下来，我们就认真聊聊“室内超导”。

01 何谓“室温超导”？

超导是一种电学现象，即在一定温度，一定压力下，某些物质电阻减小到0，使电流可以在材料内部进行无阻抗的传递。

所谓常温超导，就是在正常的环境下（即正常的室温，20-25℃）出现的一种超导。在室温下，由于超导体与外部环境的温度差异，使其处于零或极微小的温度变化。在一些数据中，当金属材料冷却到很低的温度时，其导电性能将会发生变化，这种现象被称为超导。

常规超导体需要在极低温度下实现超导电性，需要消耗大量能源，且设备成本较高，极大地限制了其应用。

但是，如果有一种材料能在室温下实现超导，那么它将会极大地改善人类对超导的认知，而且它将会拥有非常广泛的应用，比如能量高效传输、磁悬浮交通、高性能计算等等。

02 “室温超导”应用

室温超导电性的发现和研究，对于未来的科学和工程应用都有着重要的意义。基于高温超导体的一系列新材料、新工艺和新装置，对以下领域的发展具有重大意义：

1、能量传输：采用超导技术，传输效率高，能量传输损失低。当前，超导技术在电力系统中得到了广泛的应用。现在的电力传输会有能源损失，大量的电力被浪费。如果能够实现室温超导，那么电能就可以在不损失任何能量的情况下，将会极大地提升能量的利用率。

2、核磁（MR)：在强磁场下，超导体具有优异的表现，在室温下被发现，将是核磁（MR）技术的一个重要突破。所以，如何充分地发挥其有利的作用，以减少其生产及应用的费用，已成为国内外学者的一项重要工作。磁共振（MRI）是当前医疗领域中最常用的一种影像技术，但其对超导磁铁的需求较大，不仅价格昂贵，而且需要大量的制冷能源。如果能够用常温的超导体来代替磁铁，那么将会大大的降低核磁共振成像的成本，从而推动核磁共振成像技术的普及。

3、电子器件：当前的电子设备和芯片在工作的时候，需要消耗大量的能源和物质，而且，常温超导材料可以以较低的能耗来实现超导，这将使得电子设备更加的节能、高效、稳定。未来，在通讯、传感等领域，超导电性的电子元件，将会被广泛的应用。

4、宇宙航天：超导技术可以用于生产更轻、更坚固的产品，以及更安全的飞行器，提高飞行器的性能和安全性。随着超导技术的不断发展，将会给宇航事业带来一系列的变化。因此，该系统在航空和航天技术方面有着广泛的应用。例如，可以使用常温的超导体来制造更高效的航空引擎，使其更加的节约能源，保护环境。

03 国内外评价

在接受采访时Dias 博士称对此发现通过审核非常有信心，“首先，这项工作在我们的罗彻斯特大学实验室和其他实验室都重复了好几次，并有第三方观察和独立的工作验证；其次，我们的论文已经经过了同行审议，并符合该出版物的严格标准；最后，我们还重新提交了 2020 年的论文供《自然》杂志再次审议，因为《自然》杂志编辑当时提出的问题对实验数据的质量或我们得出的结论没有影响。我们也对 2020 年当时工作和实验的质量充满信心。”

今日中科院物理所文称：“从论文的角度来看，这是一项开创性的工作，而且相关的数据也非常丰富，如果能够将这篇论文复制到应用中，没准还真有可能拿到诺贝尔奖。不过，物理研究并不是一件容易的事情，每一项研究都需要不断地进行，而当实验完成的时候，所有的实验都会被证明是正确的，这将会是一个新的发现。

然而，也有一些人提出了疑问，因为他们在2020年10月的时候，曾经因为一篇与他们小组相同主题的文章被人怀疑，并被《自然》期刊撤回，而这也意味着，他们小组最近一次的研究，将会面对更加严厉的审核。对于这一点，上海大学、上海市重点实验室主任蔡传兵表示，虽然迪亚斯的实验结果是可信的，但是1 GPa的压力仍然是在高压范围内，离实用还有很长的路要走。

有意思的是，迪亚斯已经两次宣称自己已经取得了领先于同龄人的重大突破，然而却并没有被任何一个科研小组所证实。在此之前，迪亚斯第一个宣布是在高压下完成金属氢的合成，这篇论文刊登在美国的《科学》上，但是，没有任何一个团队能够证实这一点，之后，他又宣布，是因为储存过程中出现了问题，导致储存过程中的压力泄漏，导致储存过程中的氢气被蒸发。在那之后，迪亚斯就再也制造不出金属氢了。就这样，“金属氢化物”成为一桩无人能破“悬案”。

04 结语

室温超导电性的出现，将极大地推动材料和电子等学科的发展，并为其在众多领域的应用提供了可能。文章综合评述了近几年来国际上有关室温超导材料的研究进展，特别是在制备、性能和应用等方面所取得的重要进展。虽然目前，室温超导在实际应用中仍然存在着一定的挑战和困难，但是随着科技的不断进步和发展，我们相信，室温超导技术一定会对更多的领域产生深刻的影响，让人类得到更大的快乐和发展。

(文章完)