每日經濟新聞 2023-03-08 20:18:08
◎“室溫超導”技術真的要實現了？
每經記者 蔡鼎 每經編輯 蘭素英
據美國雙周刊科學雜志ScienceNews，美國羅切斯特大學的物理學家Ranga Dias及其團隊日前在美國物理學會會議上宣布，他們已經創造出一種可在實際條件（practical conditions）下工作的超導體。
不過，由于該團隊于在2020年10月發表的一篇類似論文受到質疑，最終導致《自然》雜志撤稿，這表明該團隊的最新研究成果將面臨更為嚴格的審查。
許多材料都可以成為超導體，只要它們被冷卻到非常低的溫度，就能夠在沒有電阻的情況下傳輸電力。雖然有些超導體可在較高的條件下工作，但它們必須承受極大的壓力，這意味著它們無法在實際中應用。
ScienceNews報道截圖
美國羅切斯特大學的一個研究團隊表示，他們已經創造出了一種在室溫（room temperature）和相對較低壓力條件下工作的超導體。超導體在常規條件下工作，可能預示著一個高效率機器、超靈敏儀器和革命性電子產品的新時代即將到來。
羅切斯特大學的物理學家Ranga Dias在3月7日的美國物理學會會議上表示：“這預示著，對實際應用有用的新型材料已經出現。”
這種超導體是由氫、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電流的阻力。不過，實現超導仍然需要10千巴的壓力，這大約是大氣層壓力的1萬倍。但這遠遠低于室溫超導體通常所需的數百萬個大氣壓。如果這項研究結果得到證實，這將使這種材料更有希望應用于現實世界。
不過，該研究團隊的這項研究可能會面受到嚴格審查。
2020年10月15日，該團隊曾在《自然》雜志刊文，稱他們在260萬個大氣壓下，成功創造出了臨界溫度約為15℃的室溫超導材料，這也是人類首次實現室溫超導。該文章還成為當月《自然》封面文章，引起軒然大波，因為通常來說，超導現象離不開極低的溫度。
羅切斯特大學的物理學家Ranga Dias與Salamat等合著者一起，將一種碳氫硫混合物放入他們在兩個金剛石尖之間切好的微腔中，用激光激發樣品發生化學反應，并觀察到一個晶體形成。隨著他們不斷將實驗溫度降低，穿過材料的電流電阻降到了零，顯示該樣品已經具有超導性。隨后，他們開始增加壓強，發現這種轉變會在越來越高的溫度下出現。
然而，后來《自然》雜志的編輯不顧Dias及其合著者的反對，最終撤回了這篇論文，理由是研究人員在數據處理方面存在違規行為，這削弱了編輯們對這些研究結果的信心。
Dias所在團隊的論文于2022年9月26日被《自然》撤稿（圖片來源：《自然》雜志）
超導體是一種比常規導體更為優越的無損耗導電材料?，F有的超導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模應用。因此，找到一種室溫超導材料，是全世界物理學家長久以來的夢想。
《每日經濟新聞》記者注意到，距離人類首次發現超導現象已經有100多年了。早在1911年，荷蘭物理學家Heike Kamerlingh Onnes就已經發現，當溫度降低至4.2K（約-268.95℃）時，浸泡在液氨里的金屬汞的電阻會消失。
但直到1957年，才有了第一個真正能描述超導現象的理論——BCS理論。該理論由美國科學家John Bardeen、Leon Cooper和John Schrieffer基于“波粒二象性”建立。他們認為，金屬外層自由電子在有電壓時，會流經晶格點陣形成電流，但通常情況下，這種晶格點陣有缺陷，會因熱振動使電流產生阻礙。
2015年，德國馬克斯·普朗克化學研究所實驗物理學家Mikhail Eremets及同事報告了第一個超導氫化物——氫和硫的混合物。一些理論物理學家認為，在混合物中添加第三種元素會帶來一個新的變量，能夠接近環境壓力或室溫。
封面圖片來源：每經記者 葉曉丹 攝
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