近日，美國羅切斯特大學(xué)蘭加·迪亞斯研究團隊宣布研發(fā)出一種在室溫和相對較低壓力條件下表現出超導性的材料。有學(xué)者稱(chēng)，這可能是超導歷史上的最大突破，但也有不少學(xué)者對此持觀(guān)望態(tài)度。盡管室溫超導是材料學(xué)界長(cháng)期追求的“圣杯”，但由于該研究團隊的“前科”，這一成果能否得到認可，還有待驗證。
材料學(xué)界的“圣杯”
超導體是指在特定溫度下可實(shí)現電阻為零的導體，是一種比常規導體更為優(yōu)越的無(wú)損耗導電材料。電流流經(jīng)超導體，既不會(huì )發(fā)熱，也不會(huì )出現壓降，因此電流可以無(wú)衰減地在超導體中流動(dòng)。
刊發(fā)研究報告的英國《自然》雜志8日評論說(shuō)，盡管超導性聽(tīng)起來(lái)很有前途，但這種狀態(tài)目前只能在低溫或非常高的壓力下實(shí)現，而這兩種情況都不適合許多應用場(chǎng)景，也大大限制了它們的大規模應用。
長(cháng)期以來(lái)，尋找一種可以在環(huán)境條件下超導的材料一直是材料學(xué)研究的焦點(diǎn)。但自從1911年發(fā)現超導性以來(lái)，科學(xué)界一直未能破解室溫超導性的密碼。因此，迪亞斯團隊宣布發(fā)現的近常壓的室溫超導體才如此引發(fā)關(guān)注。
迪亞斯研究團隊發(fā)現的室溫超導材料是由氮、氫和镥組成，可在約20.6攝氏度的溫度和10千巴（相當于標準大氣壓的1萬(wàn)倍）的壓力下表現出超導性。
不過(guò)，研究論文也指出，還需要進(jìn)一步的實(shí)驗和模擬來(lái)確定氫和氮的確切化學(xué)計量及其各自的原子位置，以進(jìn)一步了解該材料的超導狀態(tài)。
超導材料應用具有廣泛前景
“在我們日益電氣化的世界中，如果擁有在室溫和環(huán)境壓力下能夠以零電阻導電的材料，那么這種材料的影響將是驚人的——想象一下，將電力傳輸數千公里而基本上沒(méi)有損失?！薄蹲匀弧冯s志說(shuō)。
研究人員表示，這種超導材料的研發(fā)預示著(zhù)室溫超導體及應用技術(shù)的曙光到來(lái)。這將使超導電子消費產(chǎn)品、能量傳輸以及磁約束聚變的改進(jìn)等成為現實(shí)。
很明顯，如果電線(xiàn)都采用超導體，那就不會(huì )存在能量衰減，超導體的意義顯而易見(jiàn)?，F階段使用的特高壓輸電技術(shù)，其實(shí)就是提高輸電線(xiàn)的電壓，來(lái)盡可能降低能量損耗。如果使用了超導電線(xiàn)，將完全不存在這個(gè)問(wèn)題，徹底改寫(xiě)整個(gè)行業(yè)，比如可以直接以市電電壓傳輸電力，完全不需要變電站。
事實(shí)上，超導體在日常生活中已經(jīng)有了應用，醫院的核磁共振設備便采用了超導體，這就涉及了超導體的另一重大應用方向，即產(chǎn)生大磁場(chǎng)。利用電流可以得到磁場(chǎng)，電流越大，磁場(chǎng)越強。然而，電流傳輸過(guò)程中由電阻導致產(chǎn)生的焦耳熱會(huì )損耗相當一部分電能，由此超導體的意義就變得顯而易見(jiàn)了。
團隊“前科”讓人存疑
盡管研究成果轟動(dòng)科學(xué)界，但目前很多人仍對這個(gè)結果持觀(guān)望態(tài)度。一方面是因為重復實(shí)驗結果還沒(méi)出來(lái)，另一方面則是迪亞斯團隊的“前科”。
《自然》雜志評論指出，迪亞斯研究團隊的“這些測量都是一致且全面的。然而，研究作者的發(fā)現毫無(wú)疑問(wèn)會(huì )引發(fā)爭議，因為同一團隊的研究人員此前關(guān)于室溫超導性的研究報告被撤回”。評論強調：“對材料、其特性和制造過(guò)程的獨立測量將有助于消除對研究結果的任何疑慮?！?/span>
迪亞斯曾經(jīng)兩次聲稱(chēng)在超導領(lǐng)域實(shí)現了遠超同行的跨越式突破，但都沒(méi)有得到其他研究團隊重復驗證。此前，迪亞斯首先宣稱(chēng)自己在高壓下合成了金屬氫，相關(guān)文章發(fā)表在美國《科學(xué)》雜志上，但其他研究組未能重復驗證，而他本人后來(lái)宣稱(chēng)，由于保存不當，保存金屬氫的裝置壓力泄露，最終金屬氫因為壓力不足汽化消失了。后來(lái)，迪亞斯也沒(méi)有再合成金屬氫。由此，金屬氫成了一樁“懸案”。
此后，2020年秋季，迪亞斯團隊的研究再次引發(fā)轟動(dòng)，他們在《自然》雜志論文中報告了一種含碳、硫、氫的化合物在約15攝氏度下表現出超導性能。但后續多個(gè)研究組試圖重復該實(shí)驗未果，并由于迪亞斯未披露原始數據，多人認為其在磁化率的數據處理中使用了錯誤的方法，得到了并不能算正確的結論。2022年9月，《自然》雜志編輯部因這一論文實(shí)驗數據遭質(zhì)疑等原因撤掉了這篇論文。
不過(guò)，由于此次研究所需的壓強在實(shí)驗室條件下相對容易實(shí)現，其他研究團隊重復驗證這一成果的門(mén)檻并不高。如果新實(shí)驗的結果能被其他研究團隊復制，那這一成果就可能是“革命性”的，將有望沖擊諾貝爾獎，而如果多個(gè)實(shí)驗室都無(wú)法復現，那大概率又是一顆“空衛星”。畢竟，任何科學(xué)研究都不是一家之言，必須能夠經(jīng)得起驗證。
