这次的"室温超导"爆炸性发现，会是人类的进步？

Posted 2023-03-12 bisal(Chen Liu)

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了这次的"室温超导"爆炸性发现，会是人类的进步？相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

讲一个这几天物理学界的爆炸性新闻，虽然很多内容，超出了我的认知范围，但"不明觉厉"，了解一下，扩展知识了。

得讲个专业名词"超导"。超导现象是指某些材料在特定临界温度（ TcT_cT_c ）之下，电阻完全消失为零的现象，这些材料也被称为超导体。再通俗些，超导电性就是零电阻，意味着传输电能的时候接近零损耗。

超导现象最早是由荷兰物理学家Heike Kamerlingh Onnes在1911年发现的。Heike Kamerlingh Onnes在1908年将氦气液化，得到了液氦（沸点4.2 K, -268.95 ℃），在1911年发现将金属汞降温到液氦温度以下时，汞的电阻突然神奇的消失了Onnes将此现象命名为超导现象（superconductivity），意为超级导电。因成功制备液氦及发现超导现象，Onnes于1913年获得诺贝尔物理学奖。

如下图所示，金属汞的电阻在4.2 K以下完全消失了，

超导体的零电阻特性可以实现无耗散能源输运，具有极大的应用价值，已经广泛应用于医学核磁共振成像、强磁场（欧洲强子对撞机采用了28吨的超导体）、超导量子计算、航空航天等领域。但目前在常压（一个大气压）下发现的超导体，超导转变温度都很低，极大地限制了超导更加普遍的应用。目前，常压条件下，铜基超导体保持了超导转变温度的最高记录（133 K，-140 ℃）。

自超导发现以来，室温超导一直是一个梦想。

近年来，富氢化合物在高压的超导转变温度（ TcT_cT_c ）不断刷新记录，从H 3_3_3S(Tc= 200 K)到LaH 10_10_10(Tc= 260 K, –13 ℃)。

下图是超导发现以来的发展历程，

2020年，罗切斯特大学Ranga P. Dias课题组在Nature发文，声称在267 Gpa（267万个大气压）的高压下，在C-H-S的化合物中实现了近室温超导（Tc= 288 K，15 ℃）。该研究引起了巨大轰动，并被Science评为2020年度十大科学突破之一。但质疑声接踵而至，例如Jorge Hirsch就发现，证明近室温超导的关键磁化率数据存在人为捏造的嫌疑。此外，其他课题组也没能重复出近室温超导的实验。在强烈的质疑声浪下，Nature不顾9位论文作者集体抗议，于2022年9月26日将其撤稿。早在2017年，Ranga P. Dias团队就宣称在495 GPa高压下实现了金属氢，也是轰动一时，不过也没有被重复出来，

2023年美国物理学会年会（APS March Meeting）正于3/5-3/10在拉斯维加斯举行，

这次，Ranga P. Dias声称在1 GPa(1万个大气压)下，在三元镥-氮-氢体系中实现了近室温超导（Tc= 294 K, 21 ℃）。从 P. Dias公布的零电阻、迈斯纳效应、比热数据来看，貌似近室温超导被实现了。1 Gpa的压强虽然还是很高，相比于其他富氢化合物动则几百Gpa的高压，1 Gpa显得触手可及。

但是，鉴于该课题组的学术声誉，对实验数据保留谨慎态度。相信很快就会有大量课题组进行跟进，如果能被重复出来，显然是具有颠覆性的意义。室温超导最激动的应用前景，就是解决了可控核聚变的重要技术瓶颈。

超导压力相图，超导转变温度再1 GPa达到最大值294 K，