這幾天，在室溫條件下實現超導的消息引發全球關注和熱議。事情的起源是，3月8日，《自然》雜志刊登了美國羅徹斯特大學迪亞斯團隊的一篇論文，講的是該團隊合成了一種“镥－氫－氮”的三元化合物，能在近常壓和室溫條件下實現超導。2天的時間里，圍繞這一成果的消息和解讀在各大媒體和社交平臺實現刷屏式“討論”。
迪亞斯報告現場（圖源網絡）
圖片來源：羅徹斯特大學官網
什么是超導？
超導是導體在某一溫度下，電阻為零的狀態。1911年，荷蘭物理學家昂內斯發現，當溫度降低至約-268℃時，汞的電阻降為了0。超導的大門由此被打開。汞成為人類發現的第一個超導體。
1933年，德國物理學家邁斯納在對進入超導態的錫或鉛金屬球做磁場分布測量時發現，當材料進入超導態后，其內部的磁場會迅速被排出體外，磁場只在超導體外部存在，超導體展現出完全抗磁性。這就意味著，除了零電阻的特性，超導體還有完全抗磁性的特征。
此后100多年的時間里，數以千計的超導材料不斷被發現，包括單質金屬、合金、過渡金屬硫族化物/磷族化物等。但這些材料實現超導的前提條件是極冷的溫度或超高壓力，這就意味著這些實驗材料無法用于長期、常規的應用。所以，尋找近環境條件下（室溫、常壓）的超導材料一直是超導領域的夢想。
超導有哪些應用？
盡管超導材料有成千上萬種，但真正實用化的超導材料并不多，主要分為低溫超導、高溫超導。
早期，超導體被廣泛使用在強磁體、超導量子計算機、高靈敏探測器等諸多重要領域。如今，超導已經走進我們的生活，如高溫超導濾波器已被應用于手機和衛星通訊，并明顯改善了通信質量；超導量子干涉器件（SQUID）裝備在醫療設備上使用，則加強了對人體心腦探測檢查的精確度和靈敏度；世界上首個超導示范變電站也已在我國投入電網使用……
不僅如此，超導技術的應用范圍十分廣闊，在輸電、電機、交通運輸、航天、微電子、電子計算機、通信、核物理、新能源、生物工程、醫療以及軍事裝備等領域，都已展現出燦爛奪目的前景。
學界怎么看？
中科院物理所研究員中科院物理所研究員羅會仟撰文表示，對物理學家而言，室溫是有明確定義的，即300K，約相當于27℃。該論文的關鍵結果是碳-硫-氫（C-S-H）三元體系在267GPa左右可以實現288K左右的超導電性，對應溫度為15℃。超導材料的Tc(臨界溫度)，被首次突破到0℃以上，盡管距離室溫300K還有一步之遙，論文的題目已經大大方方用了“室溫超導”字樣。
上海市高溫超導重點實驗室主任、上海大學教授蔡傳兵認為，迪亞斯這次的研究成果有兩個亮點，第一是把原來所需的極端高壓267GPa變成了一個相對低的壓力1GPa。第二個亮點是，這次迪亞斯采用了一個新的元素組合，引入了稀土金屬——镥元素（Lu，Lutetium），合成了三元氫化物（N-Lu-H），和他以前采用的碳硫氫化物不同。這次迪亞斯展示出的研究成果有一定可靠性，但室溫超導所需的1GPa壓力仍屬于高壓范疇，距離實際應用仍非常遙遠。
上海交大教授洪智勇認為，迪亞斯教授最新的實驗結果，即便數據驗證為真實的，也不可能做成實用化導線。“雖然最新的實驗把超高壓強從200多萬個大氣壓降到了1萬個大氣壓，但在地表大范圍、長距離地實現高溫超導（-196℃以上），比實現1萬倍大氣壓更容易、更便宜。”
中科院物理所在微信公眾號文章中表示，從文章來看，這項工作無疑是突破性的，相關證據也很充足，如果能重復出來，搞不好未來能發諾獎。但物理學的研究終究不是一家之言，任何科學研究都應該經得起驗證，這個也不例外，這項工作勢必要經過行業內各個研究組的重復，如果經過多次重復之后，確定該結果的正確性，那將是劃時代的工作。我們今年諾獎預測也就有底氣了。
南京大學物理學教授劉俊明表示，目前，高壓下超導溫度提高的物理圖像是很清楚的，因為BCS理論就在那里。只要其他課題組能夠重復，就是巨大成果。這篇文章去年4月份就送審《自然》了，能夠發表出來，說明作者、編輯和審稿人都有一定的信心。畢竟，Dias博士已經吃過一次虧，這一次不應該還是故態重來。但曾經質疑過Ranga Dias團隊成果的Hirsch教授，也是國際知名的氫化物超導電性專家。他的質疑應該是定量意義上的，似乎也有可信度。且看這一次Dias和Hirsch誰對誰錯。無論如何，這一事件應該會給物理學史添上不錯的一筆，一定意義上呈現了自然科學的魅力所在。
伊利諾伊大學芝加哥分校的材料化學家羅素·赫姆利說：“這是一項出色的研究。就超導性的證據而言，所提供的數據是非常有力的。”
國內超導研究進展如何？
羅會仟在接受媒體采訪時表示，目前國內超導領域的研究，其中重要的一方面是對于新超導材料的探索，最早可追溯至1960-1970年代。
1980年代，在瑞士科學家發現銅氧化物高溫超導現象后，在中科院物理所趙忠賢老師為代表的團隊帶領下，很快發現了90 K（-183攝氏度）以上銅氧化物高溫超導現象。釔鋇銅氧化合物的轉變溫度達到了92 K，打破了液氮77 K（-196攝氏度）的溫度堡壘。
2008年3月，中科大陳仙輝研究組和中科院物理所王楠林研究組同時在鐵基中觀測到了43K和41K的超導轉變溫度，突破了麥克米蘭極限，證明了鐵基超導體是高溫超導體。緊接著，中國科學家團隊不僅率先使轉變溫度突破了50K，并發現了一系列50K以上的超導體，也創造了55K的鐵基超導體轉變溫度紀錄，被國際物理學界公認為第二個高溫超導家族。
羅會仟表示，中國在超導的一些研究方向上，目前已經做到了世界領先水平。趙忠賢院士帶領團隊將鐵基超導體的臨界溫度提高到了55K，推動中國高溫超導研究走在世界最前沿。 （光明網記者宋雅娟，綜合整理自中科院物理所、騰訊新聞、界面新聞等）
